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1. Defina qué se entiende por transductor y la diferencia entre un transductor activo y un transductor pasivo, indique un ejemplo de cada.
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Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida.
La diferencia entre los activos y los pasivos es que en los primeros no es necesaria una aportación de energía exterior para que realicen la transformación, mientras que en los segundos para realizar la transformación, es necesaria la aportación de energía ajena para el proceso de transducción. Ejemplo activo: un cristal de cuarzo (piezoeléctrico) en el cual si aplico presión genera electricidad y si aplico tensión, vibra. Este es un ejemplo de transformación bidireccional. Ejemplo pasivo: un termistor en el cual para obtener energía eléctrica en la salida (función de la energía térmica) es necesario realizar una conversión resistencia-tensión/corriente, para lo que es necesario aportar energía eléctrica. |
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2. Defina qué se entiende por sensor eléctrico y por actuador eléctrico.
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Un sensor eléctrico es un dispositivo que capta magnitudes físicas o químicas y proporciona una magnitud eléctrica función de estas.
Un actuador eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía (mecánica, térmica, óptica, etc.) cuya finalidad es producir un efecto, normalmente, sobre un proceso de control. |
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3. Defina qué se entiende por telemedida y las diferentes técnicas utilizadas
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Proceso en el cual los resultados de una medida son enviados a un punto de recepción lo suficientemente alejado como para que este requerimiento afecte sobre la estructura y el diseño del sistema de transmisión. Las siguientes son las técnicas utilizadas:
• Telemedida analógica. La información se envía en formato analógico: puede adoptar infinitos valores dentro de un rango finito. • Telemedida digital. La información se envía en formato digital: solo puede adoptar un número finito de valores dentro de un rango finito. • Telemedida vía radio. La información (en formato analógico o digital) se envía modulada a través de ondas de radio. • Telemedida vía cable. La información (en formato analógico o digital) se envía (modulada, codificada o en banda base) a través de un cable eléctrico o una fibra óptica. |
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4. ¿Para qué se utilizan los buses de instrumentación? Indique 2 ejemplos.
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Los buses de instrumentación se utilizan para conectar a un ordenador distintos instrumentos para formar un sistema de diversos grados de complejidad, con el objetivo de comunicar y controlar al dispositivo con un centro de control.
USB: es un bus habitual de los ordenadores que permite conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica a periféricos y dispositivos electrónicos. GPIB: IEEE488 (o bus GPIB) se diseñó de forma específica para el control de instrumentos. |
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5. ¿Qué es un bus de campo? Objetivo y características principales.
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Un bus de campo es un sistema de comunicaciones utilizado en sistemas de instrumentación para conexionar los diversos instrumentos y ordenadores a través de un circuito común de comunicaciones y un protocolo determinado. Se usa en sistemas de control industrial, plantas de fabricación, coches y en general en los sistemas de control de procesos.
Tiene como objetivo conectar los sensores, actuadores y otros dispositivos con los sistemas de control tipo PLC o un PC. Sus características principales son: conexión a 2 hilos, tiempo real, pequeñas cantidades de datos, alta compatibilidad electromagnética, fácil configuración y programación del sistema, alta fiabilidad, bajo coste de instalación y mantenimiento. |
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6. Defina los términos exactitud y precisión de una medida. Represente con un ejemplo gráfico la diferencia entre dichos términos.
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Exactitud. Diferencia entre el resultado de la medida y el verdadero valor de la magnitud. La diferencia es el error de la medida y se caracteriza de forma estadística mediante el concepto de incertidumbre.
Precisión. Dispersión de los resultados de diferentes medidas realizadas con una misma magnitud de entrada. Bajo el concepto de precisión se definen dos características: Repetibilidad. Precisión evaluada sobre un grupo de medidas realizadas en un corto espacio de tiempo. Está marcada por el ruido del sistema. Reproducibilidad. Precisión evaluada sobre un grupo de medidas realizadas en un largo período de tiempo. Cuantifica el ruido del sistema y las derivas. |
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7. Defina los términos error e incertidumbre de una medida. Indique un ejemplo de su expresión.
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Error es la diferencia entre el valor medido o deseado y su valor real. La incertidumbre es una banda en la que se encuentra el error con una probabilidad dada.
Ejemplo: Incertidumbre del instrumento ±0.1% de la medida con P=95%. Esto significa que si medimos una tensión de 2V, el error estará comprendido en la banda de ±2mV con una probabilidad del 95%, existiendo por lo tanto una probabilidad del 5% de que sea mayor que el valor calculado. |
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8. ¿Qué diferencia existe entre los términos incertidumbre estándar e incertidumbre expandida?
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La incertidumbre estándar es el valor de la desviación típica del propio equipo, mientras que la incertidumbre expandida es la que se obtiene considerando los factores de influencia que afectan a la medida tanto los debidos al propio equipo, como al patrón empleado y a las condiciones de calibración. Es en resumen la incertidumbre estándar con un factor de cobertura superior a la unidad.
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9. Defina lo que se entiende por error sistemático y por error aleatorio. Indique para cada uno de ellos 2 ejemplos de fuentes de error.
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Un error sistemático es aquel que se produce con la misma magnitud para unas condiciones de funcionamiento determinadas. Ejemplos: Tolerancia de componentes y derivas en componentes por efecto de la temperatura, humedad, etc.
Un error aleatorio es aquel cuya magnitud no puede predecirse por lo que se suele caracterizar mediante su distribución estadística (gaussiana) y sus parámetros. Ejemplos: Ruidos eléctricos generados en los componentes, interferencias electromagnéticas, vibraciones, etc. |
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10. Ejemplos transparencia 27 a 32.
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10. Ejemplos transparencia 27 a 32.
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11. ¿Cómo pueden reducir los errores los instrumentos inteligentes? Necesidades y métodos.
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Para reducir los errores con instrumentos inteligentes antes es necesario conocer su modelo teórico o empírico (del sistema o del error). Esta compensación se puede realizar con transductores secundarios que actúen sobre las perturbaciones o mediante un sistema de procesamiento digital de las señales.
Con el modelo y el transductor secundario se pueden compensar derivas, efectos de carga, no linealidad. Por otro lado también se pueden reducir estos errores con técnicas de auto-cero, inversión de puntas de prueba para anular f.e.m. térmica. Por otro lado, los errores aleatorios se pueden reducir con mediado de muestras, filtro de mediana y filtro digitales más complejos. |
