Características dinámicas yestáticas en sistemas de medida Ing. Edwin J. Ortega Z.
SISTEMA DEMEDIDA
¿Porque medir? El ser humano percibe la información del mundo que le rodea a través de sus sentidos y...
Unidad de medida  Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud fí...
Sistema Internacional deUnidades El Sistema Internacional de Unidades es la forma actual del sistema métrico decimal...
Unidades fundamentalesEn él sistema internacional de unidades seestablecen 7 magnitudes fundamentales que son: Longitud ...
Patrón de medida Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de...
Patrón de medida Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón del segundo:“Un segundo es la duración de 9 192 631770 os...
Patrones de medida Amperio Intensidad de corriente eléctrica Candela Intensidad luminosa Kelvin Temperatura K...
Instrumentación electrónica La Instrumentación Electrónica es la técnica que se ocupa de la medición de cualquier ...
TRASDUCTORES,SENSORES YACTUADORES
Transductor Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de e...
Sensor Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir informa...
¿Cual es la diferencia entre unsensor y un actuador?
 Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variab...
Sensor primario Un sensor en sentido general puede contener varias etapas de transducción, denominándose sensor p...
Sensor primarioLos sensores primarios pueden clasificarsesegún la magnitud de entrada que detecten.
Según el tipo de señalLos sensores pueden ser clasificados dependiendo del tipo de señal alcual responden. Mecánica: Ejem...
Según la señal entregadaSensores análogos. La gran mayoría de sensores entregan su señal de manera continua en el tiempo...
Según la naturaleza de la señaleléctrica generada.Los sensores dependiendo de la naturalezade la señal generada pueden ser...
Sensores pasivos Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por intermedio de una...
Sensores activos o generadores deseñal Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir ...
Según el parámetro variable Resistivos Inductivos Capacitivos Magnéticos Ópticos
CARACTERISTICASDINAMICAS YESTATICAS DE LOSSENSORES,TRANSDUCTORES YCAPTADORES
Características dinámicas y estáticas El comportamiento de un sensor o de un instrumento de medida, en general, se ...
CARACTERÍSTICASESTATICAS
Características estáticas corresponde a la relación entre la entrada y la salida cuando la entrada es constante o...
Características estáticas Curva de calibración / Sensibilidad Margen de medida / Alcance Exactitud / Precisión Repetib...
Curva de calibración Es la línea que une los puntos obtenidos aplicando sucesivos valores de la magnitud de entra...
Sensibilidad
Sensibilidad La sensibilidad (sensitivity) es la pendiente de la curva de calibración. Interesa que la sensibilidad sea...
Margen de medida, alcance
 Campo o margen de medida (range): es el conjunto de valores comprendidos entre los límites superior e inferior e...
Precisión, exactitud Precisión (precision): grado de concordancia entre los resultados. Exactitud (...
Precisión, exactitud
Precisión (precision) Es el grado de concordancia entre los resultados. Una indicación de la precisión de una med...
Exactitud (accuracy) Es el grado de concordancia entre el valor exacto (“real”, “verdadero”) de la entrada y el v...
Repetibilidad, reproducibilidad Repetibilidad: grado de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas de...
Linealidad
Linealidad La linealidad se define como la máxima desviación de la curva de calibración con respecto a una línea ...
Tipos de linealidades
Resolución La resolución de un dispositivo es el mínimo incremento de la entrada que ofrece un cambio medible en ...
Resolución Mínimo incremento en la variable de entrada que ofrece un cambio medible en la salida.
Histéresis La histéresis se define como la máxima diferencia en la medida dependiendo del sentido en el que se ha...
CARACTERÍSTICASDINAMICAS
Características dinámicas Las características dinámicas de un sistema de medida describen su comportamiento ante una...
Características dinámicas Las características dinámicas de un sistema de medida describen su comportamiento ante una...
Características dinámicas El tipo de entrada puede ser transitoria (impulso, escalón, rampa), periódica (senoidal...
Características dinámicas Respuesta temporal ◦ Constante de tiempo ◦ Tiempo de establecimiento ◦ Sobreoscilaci...
Características dinámicas Para describir matemáticamente el comportamiento dinámico se supone que el sistema pued...
Características dinámicas Para describir matemáticamente el comportamiento dinámico se supone que el sistema pued...
Características dinámicas En estas condiciones, la relación entre la salida y la entrada puede expresarse de mane...
Sistemas de orden ceroDado que en la ecuacióndiferencial de un sistemade orden cero no hayderivadas su respuestatemporal y...
Sistemas de orden cero
Sistemas de primer orden
Sistemas de primer orden Los sistemas de primer orden se representan por una ecuación diferencial de primer orden. Cont...
Sistemas de primer ordenEl parámetro dinámico que define un sistema de primerorden es la constante de tiempo, aunque se pu...
Sistemas de segundo orden
Sistemas de segundo orden Un sistema es de segundo orden cuando tiene dos elementos de almacenamiento de energía,...
Sistemas de segundo orden La respuesta de un sistema de 2º orden a una entrada escalón se obtiene resolviendo la ...
Tarea Realiza un cuadro sinóptico con las características dinámicas y estáticas de un sistema de medida.
Pricipios de control
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Pricipios de control

Guia de trabajo para la clase de principios de control aplicados a la medicina.
Published on: Mar 4, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Pricipios de control

  • 1. Características dinámicas yestáticas en sistemas de medida Ing. Edwin J. Ortega Z.
  • 2. SISTEMA DEMEDIDA
  • 3. ¿Porque medir? El ser humano percibe la información del mundo que le rodea a través de sus sentidos y adquiere el conocimiento, sobre todo el científico, cuando es capaz de cuantificar las magnitudes que percibe, es decir, a través de la medida.
  • 4. Unidad de medida  Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas.
  • 5. Sistema Internacional deUnidades El Sistema Internacional de Unidades es la forma actual del sistema métrico decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesos y Medidas con sede en Francia.
  • 6. Unidades fundamentalesEn él sistema internacional de unidades seestablecen 7 magnitudes fundamentales que son: Longitud Masa Tiempo Intensidad eléctrica Temperatura Intensidad luminosa Cantidad de sustancia
  • 7. Patrón de medida Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medir magnitudes. Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas.
  • 8. Patrón de medida Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón del segundo:“Un segundo es la duración de 9 192 631770 oscilaciones de la radiación emitida en latransición entre los dos niveles hiperfinos delestado fundamental del isótopo 133 del átomode cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K.”
  • 9. Patrones de medida Amperio Intensidad de corriente eléctrica Candela Intensidad luminosa Kelvin Temperatura Kilogramo Masa Metro Longitud Mol Cantidad de sustancia Segundo Tiempo
  • 10. Instrumentación electrónica La Instrumentación Electrónica es la técnica que se ocupa de la medición de cualquier magnitud física, de la conversión de la misma a magnitudes eléctricas y de su tratamiento para proporcionar la información adecuada a un operador (visualización), a un sistema de control o a ambos.
  • 11. TRASDUCTORES,SENSORES YACTUADORES
  • 12. Transductor Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida.
  • 13. Sensor Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.
  • 14. ¿Cual es la diferencia entre unsensor y un actuador?
  • 15.  Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo.
  • 16. Sensor primario Un sensor en sentido general puede contener varias etapas de transducción, denominándose sensor primario al sensor que interviene en la primera etapa de transducción.
  • 17. Sensor primarioLos sensores primarios pueden clasificarsesegún la magnitud de entrada que detecten.
  • 18. Según el tipo de señalLos sensores pueden ser clasificados dependiendo del tipo de señal alcual responden. Mecánica: Ejemplos: longitud, área, volumen, masa, flujo, fuerza, torque, presión, velocidad, aceleración, posición, acústica, longitud de onda, intensidad acústica. Térmica: Ejemplos: temperatura, calor, entropía, flujo de calor. Eléctrica: Ejemplos: voltaje, corriente, carga, resistencia, inductancia, capacitancia, constante dieléctrica, polarización, campo eléctrico, frecuencia, momento dipolar. Magnética: Ejemplos: intensidad de campo, densidad de flujo, momento magnético, permeabilidad. Radiación: Ejemplos: intensidad, longitud de onda, polarización, fase, reflactancia, transmitancia, índice de refractancia. Química: Ejemplos: composición, concentración, oxidación/potencial de reducción, porcentaje de reacción, PH.
  • 19. Según la señal entregadaSensores análogos. La gran mayoría de sensores entregan su señal de manera continua en el tiempo. Son ejemplo de ellos los sensores generadores de señal y los sensores de parámetros variablesSensores digitales. Son dispositivos cuya salida es de carácter discreto. Son ejemplos de este tipo de sensores: codificadores de posición, codificadores incrementales, codificadores absolutos, los sensores auto resonantes (resonadores de cuarzo, galgas acústicas, cilindros vibrantes, de ondas superficiales (SAW), caudalímetros de vórtices digitales), entre otros.
  • 20. Según la naturaleza de la señaleléctrica generada.Los sensores dependiendo de la naturalezade la señal generada pueden ser clasificadosen: Sensores Pasivos Sensores Activos
  • 21. Sensores pasivos Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por intermedio de una fuente auxiliar. Ejemplo: sensores de parámetros variables (de resistencia variable, de capacidad variable, de inductancia variable).
  • 22. Sensores activos o generadores deseñal Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir en forma autónoma, sin requerir de fuente alguna de alimentación. Ejemplo: sensores piezoeléctricos, fotovoltaicos, termoeléctricos, electroquímicos, magnetoeléctricos.
  • 23. Según el parámetro variable Resistivos Inductivos Capacitivos Magnéticos Ópticos
  • 24. CARACTERISTICASDINAMICAS YESTATICAS DE LOSSENSORES,TRANSDUCTORES YCAPTADORES
  • 25. Características dinámicas y estáticas El comportamiento de un sensor o de un instrumento de medida, en general, se puede definir mediante la función de transferencia, que indica tanto el comportamiento en régimen estático como dinámico.
  • 26. CARACTERÍSTICASESTATICAS
  • 27. Características estáticas corresponde a la relación entre la entrada y la salida cuando la entrada es constante o cuando ha transcurrido un tiempo suficiente para que la salida haya alcanzado el valor final o régimen permanente.
  • 28. Características estáticas Curva de calibración / Sensibilidad Margen de medida / Alcance Exactitud / Precisión Repetibilidad / Reproducibilidad Linealidad Resolución Histéresis
  • 29. Curva de calibración Es la línea que une los puntos obtenidos aplicando sucesivos valores de la magnitud de entrada e ir anotando los respectivos valores de salida. Los valores de entrada se determinan con un sistema de medida de calidad superior al que se está calibrando.
  • 30. Sensibilidad
  • 31. Sensibilidad La sensibilidad (sensitivity) es la pendiente de la curva de calibración. Interesa que la sensibilidad sea alta y, si es posible, constante. Si esta es una recta la sensibilidad es constante y se dice que es el sistema o sensor es lineal. Lo importante no es tanto el que sea lineal (ya que se de no serlo se podría linealizar) sino que la medida sea repetible, es decir, que a la misma entrada le corresponda siempre la misma salida.
  • 32. Margen de medida, alcance
  • 33.  Campo o margen de medida (range): es el conjunto de valores comprendidos entre los límites superior e inferior entre los cuales de puede efectuar la medida. Alcance o fondo de escala (span, input full scale): es la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la variable que se pueden medir de forma fiable. No confundir este término con el límite superior de medida, ya que solo coinciden si el límite inferior es cero. Salida a fondo de escala (output full scale): es la diferencia entre las salidas para los extremos del campo de medida.
  • 34. Precisión, exactitud Precisión (precision): grado de concordancia entre los resultados. Exactitud (accuracy): grado de concordancia entre el valor exacto de la entrada y el valor medido. Se suele expresar % f.s.
  • 35. Precisión, exactitud
  • 36. Precisión (precision) Es el grado de concordancia entre los resultados. Una indicación de la precisión de una medida es mediante el número de cifras significativas con las que se expresa un resultado. Por ejemplo si el valor de una tensión es de 5,0 V, el número de cifras significativo es dos. En el caso de un instrumento digital se habla de número de dígitos significativos.
  • 37. Exactitud (accuracy) Es el grado de concordancia entre el valor exacto (“real”, “verdadero”) de la entrada y el valor medido. Se suele expresar como un porcentaje del fondo de escala. La exactitud nos está indicando el máximo error que puede existir en la medición, por lo que en realidad debería hablarse de inexactitud más que de exactitud.
  • 38. Repetibilidad, reproducibilidad Repetibilidad: grado de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mesurando, realizadas bajo las mismas condiciones de medida. Reproducibilidad: grado de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mesurando, realizadas bajo diferentes condiciones de medida.
  • 39. Linealidad
  • 40. Linealidad La linealidad se define como la máxima desviación de la curva de calibración con respecto a una línea recta determinada por la que se ha aproximado. Habitualmente se suele expresar en forma porcentual con respecto al alcance. También se conoce como no linealidad o error de linealidad.
  • 41. Tipos de linealidades
  • 42. Resolución La resolución de un dispositivo es el mínimo incremento de la entrada que ofrece un cambio medible en la salida. Se suele expresar como un valor en tanto por ciento sobre el fondo de escala. Cuando el incremento de la entrada se produce a partir de cero, se habla de umbral.
  • 43. Resolución Mínimo incremento en la variable de entrada que ofrece un cambio medible en la salida.
  • 44. Histéresis La histéresis se define como la máxima diferencia en la medida dependiendo del sentido en el que se ha alcanzado. Las causas típicas de histéresis son la fricción y cambios estructurales en los materiales.
  • 45. CARACTERÍSTICASDINAMICAS
  • 46. Características dinámicas Las características dinámicas de un sistema de medida describen su comportamiento ante una entrada variable. Este comportamiento es distinto al que presentan los sistemas cuando las señales de entrada son constantes debido a la presencia de inercias (masas, inductancias), capacidades (eléctricas, térmicas) y en general elementos que almacenan energía.
  • 47. Características dinámicas Las características dinámicas de un sistema de medida describen su comportamiento ante una entrada variable. Este comportamiento es distinto al que presentan los sistemas cuando las señales de entrada son constantes debido a la presencia de inercias (masas, inductancias), capacidades (eléctricas, térmicas) y en general elementos que almacenan energía.
  • 48. Características dinámicas El tipo de entrada puede ser transitoria (impulso, escalón, rampa), periódica (senoidal) o aleatoria (ruido blanco). La elección de una u otra depende del tipo de sensor.
  • 49. Características dinámicas Respuesta temporal ◦ Constante de tiempo ◦ Tiempo de establecimiento ◦ Sobreoscilación Respuesta frecuencial ◦ Ancho de banda ◦ Frecuencias de corte ◦ Distorsión armónica total
  • 50. Características dinámicas Para describir matemáticamente el comportamiento dinámico se supone que el sistema puede ser adecuadamente caracterizado por una ecuación diferencial lineal de coeficientes constantes y que, por lo tanto, se tiene un sistema invariable en el tiempo.
  • 51. Características dinámicas Para describir matemáticamente el comportamiento dinámico se supone que el sistema puede ser adecuadamente caracterizado por una ecuación diferencial lineal de coeficientes constantes y que, por lo tanto, se tiene un sistema invariable en el tiempo.
  • 52. Características dinámicas En estas condiciones, la relación entre la salida y la entrada puede expresarse de manera simple, en forma de cociente, empleando la transformada de Laplace de ambas señales y la función de transferencia propia del sensor.
  • 53. Sistemas de orden ceroDado que en la ecuacióndiferencial de un sistemade orden cero no hayderivadas su respuestatemporal y frecuencial noexperimentará cambios.
  • 54. Sistemas de orden cero
  • 55. Sistemas de primer orden
  • 56. Sistemas de primer orden Los sistemas de primer orden se representan por una ecuación diferencial de primer orden. Contienen un elemento que almacena energía y otro que la disipa. Un termómetro de mercurio o una red RC son ejemplos típicos de sistemas de primer orden.
  • 57. Sistemas de primer ordenEl parámetro dinámico que define un sistema de primerorden es la constante de tiempo, aunque se puedendefinir otros parámetros que también permitencaracterizar lo rápido que resulta un sistema de primerorden, como: Tiempo de subida (rise time, tr), es el tiempo que transcurre entre que el sistema alcanza el 10% y el 90% del valor final. Tiempo de establecimiento (settling time, ts), es el tiempo que transcurre hasta que el sistema proporciona una salida dentro del margen de tolerancia definido por su precisión.
  • 58. Sistemas de segundo orden
  • 59. Sistemas de segundo orden Un sistema es de segundo orden cuando tiene dos elementos de almacenamiento de energía, como es el caso de sistemas masa-resorte (inerciales), empleados para la medida de desplazamientos, velocidades y aceleraciones.
  • 60. Sistemas de segundo orden La respuesta de un sistema de 2º orden a una entrada escalón se obtiene resolviendo la E.D. de 2º orden o bien, como se ha hecho con los sistemas de primer orden, obteniendo la antitransformada de Laplace.
  • 61. Tarea Realiza un cuadro sinóptico con las características dinámicas y estáticas de un sistema de medida.