MASTER DEGREE: Industrial Systems Engineering...PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE

PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE

MASTER DEGREE:

Industrial Systems Engineering

ASIGNATURA ISE2:

Sistemas Automatizados (AS)

MÓDULO 2: Nódulos y elementos de los Sistemas Automatizados

TAREA 2-2: NÓDULOS Y ELEMENTOS DE LOS SISTEMA AUTOMATIZADOS.

Nódulos y Elementos de los Sistemas Automatizados

ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS AS. ENTRADAS, SALIDAS Y MULTIPLEXACIÓN DE SEÑALES EN UN AS. 2

Contenido TAREA 2-2: NÓDULOS Y ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS.3

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ............................................................................. 3

2. CONTENIDO ................................................................................................................. 3

2.2 ELEMENTOS DE CONMUTACIÓN (SE): aplicaciones. ................................ 3

2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS SE ANALOGICOS CON Y SIN CONTACTO. ....................................................................................................................... 5

2.3 ORGANIZACIÓN DE LOS MULTIPLEXORES. ................................................. 7

2.4 APLICACIONES DE LOS MULTIPLEXORES ANALÓGICOS. ....................... 8

2.5 MULTIPLEXORES DIGITALES. .......................................................................... 12

2.6 MULTIPLEXORES DE SEÑALES LÓGICAS, MULTIPLEXORES DIGITALES. ..................................................................................................................... 13

2.7 DISPOSITIVOS MULTIFUNCIONALES PARA LA ADQUISICIÓN DE DATOS. ............................................................................................................................. 14

2.8 CIRCUITOS DE MUESTREO Y RETENCIÓN. ................................................. 15

3. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 20

4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS .................................................................... 20

5. ENLACES DE INTERÉS ........................................................................................... 21

Índice de figuras Figura 1: Tablas de la verdad puerta lógica AND, izquierda, y NAND, derecha ............................ 4 Figura 2: Elementos lógicos AND, izquierda, y NAND, derecha .................................................... 4 Figura 3: Ejemplos de transistores utilizados en ASE sin contacto. .............................................. 6 Figura 4: Organización de los multiplexores. ................................................................................ 7 Figura 5: Diagrama de bloques y toma de corriente IC del MC74HC4066.................................... 8 Figura 6: Diagrama de bloques del multiplexor analógico MPC800 de Burr Brown. .................... 9 Figura 7: Conversión del código digital en una resistencia. ........................................................ 10 Figura 8: Conversión del código digital en una resistencia. ........................................................ 10 Figura 9: Control digital sobre el coeficiente de amplificación. .................................................. 11 Figura 10: Control digital sobre el coeficiente de amplificación. ................................................ 11 Figura 11: Control digital sobre el coeficiente de amplificación. ................................................ 11 Figura 12: Organización de un multiplexor digital. ..................................................................... 12 Figura 13: Conexión de sensores con un polo y salida diferencial. ............................................. 13 Figura 14: Diagrama y tabla de la verdad para el 74153. ............................................................ 13 Figura 15: Diagrama y tabla de la verdad para el 74155. ............................................................ 14 Figura 16: Diagrama de bloques del modulo multifuncional NI6070/71E. ................................. 14 Figura 17: Diagrama básico del circuito de retención. ................................................................ 15 Figura 18: Diagrama de bloques simplificado del circuito S&H. ................................................. 16



Figura 19: Esquemáticos de distintos tipos de circuitos S&H. .................................................... 16 Figura 20: Procesos y errores de los circuitos S&H. .................................................................... 17 Figura 21: S/H en circuitos con multiplexación y conversión. .................................................... 19 Figura 22: S/H en circuitos con multiplexación y conversión. .................................................... 19 Figura 23: S/Hs en el registro y medida de un proceso rápido. .................................................. 20

Índice de tablas

TAREA 2-2: NÓDULOS Y ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS.

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS En esta segunda tarea se estudiarán cuáles son los elementos de conmutación o SE y se profundizará sobre los ya estudiados multiplexores. De este modo, en un primer lugar, se analizarán las características de los SE, en general, y, en particular, las de los SE analógicos tanto de contacto como sin contacto. Respecto a los multiplexores se estudiará su organización y se verán sus tipos: analógicos, diferenciales y de señales lógicas o digitales. Finalmente, se estudiarán cuáles son los dispositivos funcionales para la adquisición de datos y como es un circuito de muestreo y retención. Los objetivos de esta tarea son:

1. Conocer los elementos de conmutación y sus características;

2. Introducir los elementos de conmutación analógicos tanto de contacto como sin él;

3. Conocer cuál es la organización de los multiplexores y sus diferentes tipos: analógicos, diferenciales y digitales

4. Saber cuáles son los dispositivos multifuncionales para la adquisición de datos.

5. Analizar los circuitos de muestreo y retención.

2. CONTENIDO

2.2 ELEMENTOS DE CONMUTACIÓN (SE): aplicaciones. El control de la conexión de cargas en un sistema mejora su funcionalidad racionalizando el consumo de energía. Esto quiere decir por ejemplo, que es posible decidir cuándo conectar el acumulador en una oficina



en función de las horas laborables, o bien establecer a qué hora se debe conectar la iluminación según el nivel de luz diurna. Programando el control de las cargas eléctricas de acuerdo a las necesidades de cada aplicación, se obtienen ventajas palpables en términos de confort y ahorro de consumo. Los elementos de conmutación o interruptores son los elementos que garantizan la apertura y cierre de circuitos eléctricos según una programación establecida. Así, se define el concepto de interruptor, en su acepción más básica, como un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. Pueden diferenciarse dos tipos de elementos de conmutación:

• Elementos de conmutación analógicos (DSE).

• Elementos de conmutación digitales.

Los DSE contienen en su interior elementos lógicos de tipo AND y/o NAND que son los que hacen posible la conmutación:

• Elemento de tipo AND: aquel que hace que la señal de salida se active sólo cuando se activan todas las señales de entrada. En este caso, el producto lógico equivalente es Y = X · C, y se corresponde con la tabla de la verdad de la izquierda en la figura 1.

• Elemento de tipo NAND: aquel en el que la señal de salida se activa siempre que no se activen todas las de entrada. Equivale a combinar una puerta AND y una NOT, siendo el producto lógico equivalente

.La tabla de la verdad correspondiente es la de la derecha de la figura 1.

Figura 1: Tablas de la verdad puerta lógica AND, izquierda, y NAND, derecha

A continuación puede observarse el esquema de los elementos lógicos descritos en el párrafo anterior donde X, Y y C son la entrada, salida y lógica de control, respectivamente:

Figura 2: Elementos lógicos AND, izquierda, y NAND, derecha

El funcionamiento es el siguiente, si C=1, se deja pasar la señal multiplexada, siendo esta Y=X (para el circuito tipo AND) o (para el circuito el tipo NOR). Sin embargo, son C=0, no se deja pasar a la señal, siendo en este caso Y=0 para el circuito de tipo AND y para el de tipo NOR, Y=1.

XY =

C⋅= XY

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica



2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS SE ANALOGICOS CON Y SIN CONTACTO.

Los SE analógicos, o ASE, se emplean en situaciones donde no es posible trabajar con los digitales, por ejemplo, en situaciones de muy baja resistencia en estado de conducción, o donde las tensiones involucradas superen en términos absolutos los 15 V o, sean menores a algunos mili voltios.

A continuación se incluyen las ecuaciones que rigen el modo de

funcionamiento de la transmisión de un ASE para los distintos tipos de transmisiones:

• Transmisión ideal: 𝑌 = � 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑋 𝑐𝑜𝑛 𝐶 = 1

0 𝑐𝑜𝑛 𝐶 = 0 y, para el caso

particular en el que las variables “a” y “b” son nulas, la ecuación quedaría en este caso como:

𝑌 = � 𝑋 𝑐𝑜𝑛 𝐶 = 10 𝑐𝑜𝑛 𝐶 = 0

• Transmisión en el caso real: 𝑌 = � 𝐹1(𝑋) 𝑐𝑜𝑛 𝐶 = 1𝐹2(𝑋) 𝑐𝑜𝑛 𝐶 = 0 siendo en estos

casos deseable que F2(X) << F1(X). Donde Fi(X) = fi(X) + φi(t). Ambas funciones tienen diferentes componentes dependiendo da la señal de entrada C y de los componentes aleatorios, en función del tiempo, que son arbitrarios. Es deseable que estos últimos sean mínimos aunque no siempre es posible.

Existen dos tipos distinto de ASE, los que necesitan del contacto para

su funcionamiento o interruptores de contacto (relés), y los que no necesitan de este contacto o interruptores sin contacto:

• Un relé es un dispositivo electromecánico. Funciona como un

interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. La mayor ventaja de este tipo de dispositivos es que su resistencia de entrada es nula, mientras que la resistencia de salida es infinita. Sin embargo, también posee ciertos inconvenientes como una elevada inercia, una duración considerable de la oscilación de los contactos, y una inestabilidad de la resistencia intermedia debida a la oxidación, falta de limpieza o desgaste mecánico entre otros. Estos inconvenientes pueden mejorarse para reducir la influencia mediante la selección de elementos de multiplexación con

http://es.wikipedia.org/wiki/Bobina

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroim%C3%A1n



variaciones pequeñas; metales cuya cubierta no sea susceptible a la corrosión (Au, Ag, Pt, W, Pd); gases neutrales o medios líquidos; humedeciendo los contactos con mercurio; o la encapsulación hermética. Otros parámetros que deberán tenerse en cuenta son la frecuencia máxima de conmutación y las inductancias y capacitancias parásitas.

• Los interruptores sin contacto que se basan en la utilización de transistores, como se observa en la siguiente figura:

Figura 3: Ejemplos de transistores utilizados en ASE sin contacto.

Los parámetros básicos para la construcción de un ASE sin contacto son los que se enumeran a continuación:

• Rango de voltaje de entrada;

• Resistencia de entrada en estado “ON” o Ron;

• Corriente de fuga o Ioff sobre Roff;

• Capacitancias parásitas: Cioff, CDoff y CDS;

• Coeficientes de transmisión;

• Distorsiones no lineales;

• Tiempo de retardo de las señales en la conmutación;

• Tiempo de estabilización de la señal de salida;

• Voltaje, corriente y tiempo de las señales de control;

• Número de entradas y líneas de direcciones.



2.3 ORGANIZACIÓN DE LOS MULTIPLEXORES. Como ya se ha visto en temas anteriores, los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos. Están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida. En el campo de la electrónica el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo. En sistemas en los que se incluyen circuitos de conmutación, como los vistos en los apartados anteriores, es necesario también utilizar multiplexores cuando tenemos varias entradas, pero debe haber solamente una salida. A continuación tenemos un diagrama para comprender la organización de los multiplexores dentro de estos circuitos:

Figura 4: Organización de los multiplexores.

En estos diagramas puede comprobarse cómo es el decodificador el que elige y cierra uno de los interruptores o conmutadores dependiendo de la dirección proporcionada. Por ejemplo, si la dirección es 00…0, será el interruptor S1 el que se cierre, mientras que, si la dirección es 00…1 será el interruptor S2, o con la dirección 11…1 el interruptor que estará cerrado será el último o Sn. De este modo, según haya sido la dirección seleccionada, la entrada correspondiente será la entrada del multiplexor y se dirigirá a la salida común. En el caso de los de-multiplexores, sin embargo, es la entrada común la que se dirigirá a la salida correspondiente.

DECODIFICADO

DECODIF

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_combinacional

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_combinacional

http://es.wikipedia.org/wiki/Dato

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_de_comunicaciones



2.4 APLICACIONES DE LOS MULTIPLEXORES ANALÓGICOS.

Un multiplexor analógico está constituido por una serie de entradas/salidas conectadas a una línea común de entrada/salida, siendo unas entradas de selección las que determinen cuál es la entrada que se conectará a la salida. Desde el punto de vista interno, el multiplexor está formado por un conjunto de interruptores analógicos, de manera que en un instante determinado, solo uno de ellos este cerrado. En primer lugar veremos algunos ejemplos de multiplexores analógicos reales:

1. MC74HC4066A: Interruptor CMOS analógico cuádruple

Se trata de un interruptor popular cuádruple analógico que es multiplexor/de multiplexor que posee 44 transistores de tipo FET u 11 puertas equivalentes.

Figura 5: Diagrama de bloques y toma de corriente IC del MC74HC4066.

El MC74HC4066A posee las siguientes características:

• Velocidad de conmutación elevada con un retardo pequeño entre 8 y 12 ns;

• coeficiente Ron/Roff elevado;

• perturbaciones mutuas pequeñas entre los conmutadores;

• diodo de protección para las distintas entradas/salidas;

• gran rango de voltaje de suministro (desde 2 hasta 12 V);

• gran rango de señal de entrada (desde 2 hasta 12 V);

• linealidad elevada y pequeña Ron (típicamente de 20-25 Ohms);



• ruido reducido; Algunas de las aplicaciones de este conmutador de cuadripolo son:

• Nivel convertidor TTL/NMOS CMOS;

• Multiplexor de 4-entradas;

• Amplificador de Muestreo/Retención.

2. Multiplexor de Burr Brown MPC800 Se trata de un multiplexor de alta velocidad que cuenta con las garantías de la casa Burr Brown, cuyo diagrama es el siguiente:

Figura 6: Diagrama de bloques del multiplexor analógico MPC800 de Burr Brown.

El MPC800 puede operar tanto en el modo de 1x16 como de 2x8 entradas en modo analógico, así como MUX diferencial de 8 entradas. Como se observa en la figura 6, el diagrama del circuito incluye tres decodificadores: el primero sólo tiene dos salidas y se encuentra controlado por la dirección de entrada; el decodificador A, que se selecciona con A3=0; y el decodificador B, seleccionado con A3=1. Para operar en modo diferencial A3 se conecta al voltaje- VCC, se permite la operación simultánea de los dos decodificadores A y B y los canales son seleccionados en ambas partes del diagrama del circuito al mismo tiempo. Para la selección de los canales diferenciales solamente se usan 3 líneas de dirección: A0 – A2. Las entradas diferenciales están formadas por las parejas 1A – 1B; 2A – 2B etc., mientras que las salidas diferenciales están formadas por OutA y OutB. Para mayor información ver www.burr-brown.com )

3. Otras empresas productoras de multiplexores Otros multiplexores utilizados frecuentemente son la serie CMOS de la empresa RCA, así como sus análogos producidos por la

http://www.burr-brown.com/



empresa Philips, y también los multiplexores analógicos ADG de la empresa “Analog Devices”.

A continuación vamos a estudiar las principales aplicaciones de este tipo de multiplexores:

1. Conversión del código digital en una resistencia:

Figura 7: Conversión del código digital en una resistencia.

El diagrama del primer circuito muestra la resistencia equivalente procedente de la resistencia interna del conmutador analógico que se ha habilitado como multiplexor y el resto de resistencias. Cuando se habilita la entrada 1, puede asumirse que la resistencia equivalente es nula, si es la entrada 2 la habilitadas la resistencia equivalente sería entonces R1, y así sucesivamente.

2. Conversión del código digital en una capacitancia:

Figura 8: Conversión del código digital en una resistencia.

En este caso, los diagramas funcionan de manera análoga. En el primero los condensadores se conectan en serie, pudiendo obtener el valor del condensador equivalente a partir de la ley de conexión en serie de las capacitancias; mientras que en el segundo caso se conectan directamente.



3. Control digital sobre el coeficiente de amplificación

Figura 9: Control digital sobre el coeficiente de amplificación.

El coeficiente de amplificación del amplificador inverso se controla digitalmente por medio del controlador digital de la resistencia total del circuito de realimentación.

4. Filtro analógico con control digital


5. En este caso, la selección de la frecuencia de corte del filtro está controlada digitalmente por medio del controlador digital de coeficientes F (D)=RΣ.

6. Integrador




En este caso, la constante de tiempo está controlada digitalmente por un control digital de la resistencia de entrada.

2.5 MULTIPLEXORES DIGITALES. Los multiplexores diferenciales son unos de los que más frecuentemente se construyen. Al conjunto formado por los dos multiplexores se le da el nombre de multiplexor diferencial, y son uno de los tipos que más se construyen. En la siguiente figura puede observarse cómo los multiplexores MUX1 y MUX2 se combinan formando un multiplexor común, que puede operar como un multiplexor asimétrico con 2N canales, y como un multiplexor diferencial con N canales, tal y como el multiplexor analógico MPC800 descrito en la parte superior.

Figura 12: Organización de un multiplexor digital.

En ejemplo de aplicación de este tipo de multiplexores, es por el ejemplo la conexión de sensores con un polo y salida diferencia. Para compensar señales con cierta perturbación, desciende la fase sinusoidal en las dos salidas del sensor diferencial. El nivel de supresión de las señales de fase sinusoidal depende del nivel de simetría del multiplexor diferencial y del amplificador diferencial que le sigue.



Figura 13: Conexión de sensores con un polo y salida diferencial.

2.6 MULTIPLEXORES DE SEÑALES LÓGICAS, MULTIPLEXORES DIGITALES. Un multiplexor es un dispositivo que permite dirigir la información digital procedente de diversas fuentes a una única línea para ser transmitida a través de dicha línea a un destino común. El multiplexor básico posee varias líneas de entrada de datos y una única línea de salida. También posee entradas de selección de datos, que permiten conmutar los datos digitales provenientes de cualquier entrada hacia la línea de salida. A los multiplexores también se les conoce como selectores de datos. En el caso de que las señales a tratar sean de tipo lógico, necesitaremos utilizar los multiplexores digitales. A continuación vamos a ver las características de dos multiplexores conocidos de este tipo:

• 74153, cuya ecuación lógica es: Y=Xp(X0XBXA+X2XBXA+X3XBXA) y su diagrama se puede observar en la siguiente figura:

Figura 14: Diagrama y tabla de la verdad para el 74153.

• 74155, cuyas características pueden observarse en la figura:



Figura 15: Diagrama y tabla de la verdad para el 74155.

2.7 DISPOSITIVOS MULTIFUNCIONALES PARA LA ADQUISICIÓN DE DATOS.

En los sistemas reales para la adquisición de datos (DAQ) raramente se utilizan módulos especializados. Lo habitual es combinar cierto número de funciones diferentes, tales como multiplexores analógicos, ADC, cierto número de entradas y salidas digitales, contadores/temporizadores etc. Un ejemplo de este tipo es el siguiente diagrama de bloques que muestra los módulos NI6070/71E producidos por la conocida empresa National Instruments (NI):

Figura 16: Diagrama de bloques del modulo multifuncional NI6070/71E.



Las características de este sistema son las siguientes, aunque para más información puede consultarse la página www.ni.com:

• Hardware: 16 o 64 entradas analógicas; ADC de 12-bits; frecuencia máxima de medición de 1.25MS/s; 2 salidas analógicas con DAC incluidos de 12-bit DAC con frecuencia máxima de1MS/s; 8 líneas de entrada/salida digital (5V TTL/CMOS); 2 x 24-bit contadores-temporizadores 20MHz; comienzo analógico y digital; 15 rangos analógicos de entrada; DAC calibrados; posibilidad de incorporar bus PCI y PCI-PXI.

• Software: OC de tipo Windows 9x/NT/XP/Vista/7; Mac OS9; Linux u operación en tiempo real con el paquete LabVIEW.

• Software recomendado: LavVIEW, LabWindows/CVI, Measurement Studio para Visual Basic.

• Software compatible: Visual Basic, C/C++, controlador de software NI-DAQ.

2.8 CIRCUITOS DE MUESTREO Y RETENCIÓN.

El proceso de “muestreo-retención” puede observarse como una multiplicación de la señal por una cuadrícula de funciones delta, uniformemente posicionadas, de forma que el resultado sea guardado hasta el final del proceso de la cuantificación por medio del ADC. Este proceso se realiza por medio de un condensador y un conmutador electrónico, que se cierra (muestreo) y se abre (retención) periódicamente con la frecuencia de discretización, como puede observarse en la siguiente figura:

Figura 17: Diagrama básico del circuito de retención.

El diagrama de bloques simplificado del proceso de muestreo y retención tiene como objetivo tratar de producir segmentos a partir de la señal continua en el tiempo (CT) de la entrada. La señal de tiempo del circuito controla la conmutación. Esta comienza en la fase de muestreo, en la que el conmutador en serie permanece cerrado mientras que el que está en paralelo se encuentra abierto; y termina en la fase de retención, en el que las posiciones de los conmutadores anteriores son contrarias. De este modo se

http://www.ni.com/



generan, a la salida, los segmentos de la señal de entrada, como puede observarse en la figura:

Figura 18: Diagrama de bloques simplificado del circuito S&H.

A continuación puede observarse la siguiente figura donde se incluyen los circuitos esquemáticos de operación para circuitos S/H de distinto tipo:

Figura 19: Esquemáticos de distintos tipos de circuitos S&H.

a. Diagrama simplificado del circuito S/H sin realimentación simplificado donde los amplificadores A1 y A2 operan como repetidores con K=1; mientras que A3 es un repetidor lógico que controla al conmutador “S”.

b. Se trata de un circuito de S/H con realimentación donde se mejoran tanto la precisión como otras características gracias a los diodos. Estos son capaces de reducir el error del paso directo y disminuir el voltaje en el capacitor en la fase de fijación.

c. Circuito S/H pero con C conectado en la realimentación del amplificador A y el S/H operando como integrador en la fase de muestreo. En este caso, la salida inversa de A2 está en el punto

Conmutador electrónico



de suma con el conmutador y bajo un potencial cercano a 0. Así, el conmutador S es capaz de reducir las fugas que se producen en el. La tasa de acción en este tipo de S/H se reduce, al cargarse C rápidamente a través de la resistencia equivalente.

En el caso de los circuitos S/H reales, la transición no es inmediata,

y, como puede observarse en la siguiente figura, existen diferentes parámetros y errores que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñarlos. En primer lugar, los parámetros a tener en cuenta son los referentes a los distintos tiempos de operación que aparecen al no ser un S/H ideal:

• Тa, tiempo de apertura, que coincide con el momento en el

que se proporciona Us=0 para abrir el conmutador S, ej.: el retardo del conmutador;

• Тtr1, tiempo del estado transitorio para la fase de fijación;

• Тsum1, tiempo total para el establecimiento de la fase de retención, Тsum1=Тa + Тtr1;

• Тapr, tiempo para la aproximación del Voutput (Uy) al Vinput (Ux) después de volver a conmutar a la fase de muestreo;

• Тtr2, tiempo del estado transitorio en las conmutaciones recurrentes a la fase de muestreo;

• Тsum2, tiempo total de establecimiento de la fase de muestreo, Тsum2=Тapr + Тtr2;

Figura 20: Procesos y errores de los circuitos S&H.



Además, deberemos tener en cuenta que en este tipo de circuitos pueden producirse los siguientes errores:

• ∆se, error acumulado procedente del estado transitorio cuando se pasa de conmutación a fijación;

• ∆ce, error procedente de la caída producida cuando se descarga el condensador C.

• ∆pe, error procedente del camino directo a través de la parásita Ck

Actualmente, los circuitos de este tipo más comercializados han sido

los producidos por la empresa Texas Instruments SHC298 (http://www.ti.com/product/shc298), Burr Brown SHC 5320 (http://ezphysics.nchu.edu.tw/prophys/ael/File/Datasheet/SHC5320KP.pdf), cuyas características pueden encontrarse en los enlaces correspondientes.

Finalmente, veremos cuáles son las principales aplicaciones teóricas

de este tipo de circuitos y tres aplicaciones prácticas. Las principales aplicaciones son:

1. Para mantenimiento temporal el valor momentáneo de la

señal analógica para el tiempo de la conversión en código digital gracias al ADC en los circuitos de medida del AS.

2. En el proceso de discretización y cuantificación de señales analógicas con la finalidad de convertirlas en código digital y realizar el mantenimiento y/o la transmisión a distancia en una comunicación digital. En este caso la frecuencia de discretización debe definirse de acuerdo al teorema de Nyquist y la tasa de acción del S/H debe ser la apropiada para esta frecuencia.

3. Para registrar procesos de elevada velocidad por medio de cierto número de S/H y ADC.

4. En la salida del DAC con el fin de eliminar los rebotes de la señal de salida cuando el código digital varía en la entrada del DAC.

5. Para una realización multicanal DAC más económica – un distribuidor analógico de señales con un DAC y un determinado número de S/H etc.

Los tres ejemplos concretos de utilización de este tipo de circuitos son:

http://www.ti.com/product/shc298

http://ezphysics.nchu.edu.tw/prophys/ael/File/Datasheet/SHC5320KP.pdf



1. Colocación de los S/H en circuitos con multiplexación y conversión:

Figura 21: S/H en circuitos con multiplexación y conversión.

2. Para aumentar la acción rápida en el proceso de multiplexación y medición de los sensores. En este caso el S/H se coloca después del АМ para permitir así incrementar la velocidad de multiplexación. Esto se debe a que, mientras el ADC convierte el valor de la señal procedente del sensor dado, el dispositivo de control (CD) puede proporcionar una nueva dirección para que el multiplexor conmute al siguiente sensor.

Figura 22: S/H en circuitos con multiplexación y conversión.

3. En el registro y medida de un proceso rápido. Las señales para fijar los segmentos se envía al S/H1 – S/H4 en



intervalos iguales de tiempo por medio del microprocesador. Entonces, los segmentos son convertidos por el ADC1-ADC4 y, una vez finalizado este proceso, se transmiten al sistema del ordenador central (CS) por medio del multiplexor digital (DM).

Figura 23: S/Hs en el registro y medida de un proceso rápido.

3. CONCLUSIONES

Una de las conclusiones de este trabajo es la importancia de los elementos de conmutación o interruptores cuando tenemos diferentes canales de entrada y solo queremos procesar uno como entrada. Es necesario conoces las características de los dos tipos de conmutadores analógicos existentes, con o sin contacto, para saber cuál es el más adecuado en un caso concreto. Otro elemento fundamental son los multiplexores, capaces de seleccionar la entrada adecuada, en base a la que se ha procesado según el interruptor, para su transmisión. Existen tres tipos de multiplexores según la señal de entrada y su configuración: analógicos, diferenciales o digitales. Debe destacarse también la importancia de los dispositivos multifuncionales a la hora de adquirir los datos puesto que estos no siempre provienen de una misma fuente. Finalmente, se ha comprobado distintas aplicaciones de los circuitos S/H.

4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS [1] Tarea_ISE2_2_2_Formación_Español-NORA_MILLOR.pdf



5. ENLACES DE INTERÉS

A continuación se detallan los enlaces o links que puedan ser de interés en relación con el tema de la tarea:

• https://www.google.es/?gws_rd=cr#bav=on.2,or.r_cp.r_qf.&fp=88336320

7e698edb&psj=1&q=%22Switching+element%22+(S%D0%95)+

• http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/ppjjgdr/Electronics_Instrum/Electronics_Instrum_Files/temas/T9_etapa_frontal.PDF

• http://www.esi.uclm.es/www/isanchez/teco/tema2.pdf

• http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%205.Multiplexores%20Analogicos.pdf

• http://www.itu.int/itudoc/itu-d/dept/psp/ssb/planitu/plandoc/digmux-es.pdf

• http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%206.%20Circ.%20de%20muestreo%20y%20retenci%C3%B3n.pdf

https://www.google.es/?gws_rd=cr#bav=on.2,or.r_cp.r_qf.&fp=883363207e698edb&psj=1&q=%22Switching+element%22+(S%D0%95)

https://www.google.es/?gws_rd=cr#bav=on.2,or.r_cp.r_qf.&fp=883363207e698edb&psj=1&q=%22Switching+element%22+(S%D0%95)

http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/ppjjgdr/Electronics_Instrum/Electronics_Instrum_Files/temas/T9_etapa_frontal.PDF



http://www.esi.uclm.es/www/isanchez/teco/tema2.pdf

http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%205.Multiplexores%20Analogicos.pdf

http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%205.Multiplexores%20Analogicos.pdf

http://www.itu.int/itudoc/itu-d/dept/psp/ssb/planitu/plandoc/digmux-es.pdf

http://www.itu.int/itudoc/itu-d/dept/psp/ssb/planitu/plandoc/digmux-es.pdf

http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%206.%20Circ.%20de%20muestreo%20y%20retenci%C3%B3n.pdf

http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Tema%206.%20Circ.%20de%20muestreo%20y%20retenci%C3%B3n.pdf

Documents

MASTER DEGREE: Industrial Systems Engineering...PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE