Adquisición Y Distribución De Señales

Adquisición Y Distribución De Señales Pallas Areny Ramón Reseña Este libro está dirigido a los estudiantes y profesionales de la ingeniería electrónica. Su objetivo es enseñar el diseño de sistemas de adquisición y distribución de señales, a partir de circuitos integrados o a partir de subsistemas. Para ello se analizan las funciones necesarias desde la adaptación de entrada procedente de un sensor hasta la adaptación de la salida para activar un actuador. Se tratan los amplificadores de instrumentación y de aislamiento, los filtros analógicos lineales y n lineales, la lineación, correción de derivas y demulación sícrona, los multiplexores analógicos y matrices de conexión, los amplificadores programables y amplificadores de muestreo y retención, los convertidores analógico-digitales y digital-analógicos, los optacopladores y relés de estado sólido, y los activadores e interruptores de potencia.

En los activadores incluyen relés y solenoides, motores de continua, de alterna y de paso a paso, actuadores electrohidráulicos y electroneumáticos, y calefactores y refrigeradores Peltier. Se informa también sobre las distintas funciones analógicas, digitales o mixtas, disponibles en forma de circuitos integrados, y sobre el significado de sus especificaciones más relevantes. Se hacen frecuentes referencias a modelos comerciales, para muchos de los cuales se han recogido en varias tablas algunas de sus especificaciones básicas.

ÍNDICE 

• Presentación
• Introducción a la adquisición y distribución de señales
• Sensores y actuadores I
• Sensores y actuadores II
• Acondicionadores de señales de entrada I
• Acondicionadores de señales de entrada II
• Conceptos fundamentales en adquisición de señales
• La etapa frontal en la adquisición de señales I
• La etapa frontal en la adquisición de señales II
• Conversión analógica/digital y digital/analógica
• Análisis de errores y calibración en adquisición de señales
• La etapa de salida en la distribución de señales
• Acondicionamiento de señales de salida I
• Acondicionamiento de señales de salida II
• Apéndices
• Aplicaciones Distribuidas Abiertas
• Aprendizaje Automático
• Automatismos Electricos Programables

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ÍNDICE GENERAL. 

• Prólogo.
• Introducción a la adquisición y distribución de señales. Conceptos generales. Funciones en la adquisición y distribución de señales. Transducción. Conversión analógica-digital. Acondicionamiento de señales. Arquitecturas para adquisición y distribución de señales. Sistemas de bajo y alto nivel. Sistemas centralizados, descentralizados y distribuidos. Sistemas unibús y multibús. Sistemas de ensayo: estímulo y medida. Sistemas en línea y fuera de línea. Sistemas integrados para adquisición de señales. Margen dinámico y relación señal-ruido (S/N). Ideas generales sobre el diseño de sistemas de adquisición y distribución de señales. Definición del problema. Diseño sistemático. Realización del diseño. Verificación y corrección del diseño. Documentación, mantenimiento y actualización. Ejercicios y problemas.
• Sensores y actuadores. Tipos de sensores. Sensores analógicos y sensores digitales. Sensores moduladores y sensores generadores. Características de los sensores. Características estáticas. Características dinámicas. Actuadores electromecánicos. Relés. Fundamento y tipos. Características de los relés. Solenoides. Fundamento y tipos. Características de los solenoides. Motores de continua. Fundamento. Tipos y características. Motores de alterna. Fundamento. Tipos y características. Motores de paso a paso. Fundamento. Tipos de motores de paso a paso. Características de los motores de paso a paso. Actuadores electrohidráulicos y electroneumáticos. Actuadores electrohidráulicos. Actuadores electroneumáticos. Refrigeradores y calefactores. Refrigeradores. Calefactores. Ejercicios y problemas.
• Acondicionamiento de señales de entrada. Problemas de acondicionamiento y alternativas. Tipos de señales. Operaciones con señales. Operaciones con señales analógicas. Operaciones con señales digitales. Errores en el acondicionamiento de señal. Errores estáticos. Errores dinámicos. Interfaz con los sensores analógicos. Divisores de tensión. Puentes de impedancias. Amplificación. Amplificadores diferenciales. Amplificadores de instrumentación: errores. Amplificadores de aislamiento: IMRR. Compatibilidad entre señales y amplificadores. Procesamiento analógico de señales. Linealización analógica. Corrección de derivas. Demodulación síncrona. Filtrado. Filtros pasivos. Filtros de paso bajo: funciones de Butterworth, Chebychev y Bessel. Realización de filtros pasivos de paso bajo. Reglas de transformación. Filtros de entrada y protecciones. Filtros activos RC. Filtros de paso bajo y paso alto. Filtros pasabanda. Filtros de banda eliminada. Consideraciones prácticas. Sensibilidad. Filtros de condensadores conmutados. Filtros analógicos no lineales. Interfaz con sensores digitales. Acondicionamiento de niveles de tensión. Conversiones de código. Acondicionamiento de salidas de interruptores. Ejercicios y problemas.
• Conceptos fundamentales en adquisición de señales. Muestreo de señales. Muestreo natural. Muestreo ideal uniforme. Muestreo de señales pasabanda. Muestreo repetitivo secuencial. Cuantificación. Cuantificación uniforme. Cuantificación no uniforme. Codificación. Códigos binarios unipolares. Códigos binarios bipolares. Otros códigos. Ejercicios y problemas.
• La etapa frontal en la adquisición de señales. Multiplexado por división del tiempo (TDM). Interruptores analógicos. El interruptor ideal y el interruptor real. Tipos de interruptores analógicos. Parámetros de los interruptores analógicos. Multiplexores analógicos. Estructura y tipos. Parámetros y errores de los multiplexores analógicos. Subconmutación de canales. Extensión del número de canales en multiplexado TDM. Protección de los multiplexores analógicos. Matrices de conexión. Multiplexores digitales. Amplificadores programables. Amplificadores de ganancia programable. Amplificadores con componentes discretos. Amplificadores de ganancia programable integrados. Amplificadores conmutables. Amplificadores de muestreo y retención (S&H). Estructura básica de un amplificador S&H. Parámetros y errores de los amplificadores S&H. Parámetros y errores propios. Parámetros comunes como subsistema. Circuitos para amplificadores S&H. Ejercicios y problemas.
• Conversión analógica/digital y digital/analógica. Terminología y especificaciones. Convertidores D/A. Convertidores D/A de resistencias ponderadas. Convertidores D/A de resistencias en escalera. Convertidores D/A logarítmicos. Convertidores A/D. Convertidores A/D paralelos. Convertidores de aproximaciones sucesivas. Convertidores tipo servo. Convertidores sigma-delta. Convertidores de rampa: simple, doble, triple. Convertidores tensión-frecuencia. Otros convertidores A/D. Rechazo del modo serie o del modo normal (SMRR, NMRR). Convertidores y medidas por relación. Control de la conversión. Conexión del convertidor. Control y modos de funcionamiento. Diseño de un programa de adquisición de señales. Ejercicios y problemas.
• Análisis de errores y calibración en adquisición de señales. Errores sistemáticos y errores aleatorios. Fuentes de error. Estima del error total. Calibración en la adquisición de señales. Corrección de errores de cero. Ejercicios y problemas.
• La etapa de salida en la distribución de señales. Obtención de señales analógicas. Demultiplexado. Reconstrucción de señales: extrapolación. Extrapolación de orden cero. Extrapolación de primer orden. Extrapolación de orden fraccionario. Extrapolación exponencial. Filtrado y reducción de transitorios. Salida de datos: bucles de masa y aislamiento optoelectrónico. Salida de datos: transmisión serie. Normas EIA. Bucles de masa: transmisión diferencial. Aislamiento de señales digitales. Diodos electroluminiscentes (LED). Fotodiodos. Fototransistores. Optoacopladores. Aislamiento para el control de potencia. Acopladores con fototiristores y fototriacs. Relés de estado sólido. Ejercicios y problemas.
• Acondicionamiento de señales de salida. Circuitos periféricos de salida y circuitos de potencia. Circuitos periféricos de salida. Circuitos de potencia lineales y conmutados. Amplificadores e interruptores de potencia. Amplificadores de potencia lineales. Amplificadores operacionales de potencia. Reguladores de tensión lineales. Disipación térmica en circuitos de potencia. Zonas de funcionamiento seguro (SOA). Etapas con transistores bipolares y Darlington. Etapas con transistores MOSFET. Etapas con tiristores (SCR y triacs). Etapas con GTO. Etapas con IGBT. Interruptores en lado alto y en lado bajo, en puente y en semipuente. Activación de lámparas y LED. Accionamiento de relés y solenoides. Accionamiento de motores. Accionamiento de motores de continua. Accionamiento de motores de alterna. Accionamiento de motores de paso a paso. Ejercicios y problemas.
• Apéndice. Soluciones de algunos de los ejercicios y problemas planteados. Siglas y acrónimos utilizados en este libro.