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Introducción a registradoras de datos

registradoras de datos

Los instrumentos de registro de datos tienen una larga historia que se remonta a los años 1800, cuando Charles Babbage incorporó un instrumento mecánico llamado dinamómetro a un vagón de tren para registrar más de una docena de parámetros. Babbage describió su prototipo como un rollo de papel de trescientos metros de largo que se desenrollaba lentamente sobre una mesa larga. El modelo tenía aproximadamente una docena de bolígrafos conectados con un puente que cruzaba por el centro de la mesa, cada uno marcando una marca curva de tinta independiente. Desde entonces, la tecnología ha avanzado hasta el punto en que podemos registrar una cantidad significante de sensores en un instrumento portátil pequeño.

Cómo se comparan las registradoras de datos con los multímetros digitales y osciloscopios

Las registradoras de datos más antiguas tendían a estar limitadas al registro solo de señales que tenían valores que cambiaban lentamente. Esto se debía a que tenían tiempos de respuesta limitados por el sistema de papel y lápiz electromecánico utilizado para archivar los datos. Hoy en día, estas limitaciones no existen, especialmente en la última generación de registradoras. Las registradoras de datos de la actualidad cuentan con velocidades de muestreo rápidas, gran memoria interna, pantallas táctiles y una gran variedad de capacidades de entrada. Las registradoras pueden reemplazar varios instrumentos y ofrecer opciones adicionales como impresión térmica y análisis de buses de comunicación.

Los multímetros digitales (DMM, por sus siglas en inglés) son utilizados principalmente para medir voltaje, resistencia y corriente. Las registrado- ras de datos, por otro lado, son capaces de medir los mismos parámetros, pero además también pueden monitorear la temperatura, la humedad, la vibración, la tensión, el esfuerzo y las revoluciones por minuto (rpm) por nombrar algunos. A diferencia de los DMM típicos, las registradoras se destacan por realizar las mediciones en canales múltiples simultáneamente. Los datos pueden ser analizados en su pantalla con cursores integrados para seleccionar detalles específicos de la forma de onda, o también pueden ser transferidos a una computadora. Las registradoras también realizan operaciones más complejas, como la escritura de ecuaciones personalizadas para realizar cálculos matemáticos entre dos o más canales.

Los osciloscopios de almacenamiento digital (DSO, por sus siglas en inglés) se han convertido en instrumentos ampliamente utilizados para captur- ar y almacenar datos de formas de ondas, y han evolucionado hasta incluir capacidades de disparo con intervalos de muestreo rápidos. En compara- ción, las registradoras de datos ofrecen más canales (hasta 200 en algunos casos), mayor resolución vertical y más memoria interna, lo cual permite grabar y comparar más señales durante un período de tiempo más largo. Cuando se utiliza un DSO, es posible perder el evento del disparo, pero una registradora de datos lo capturará por estar grabando de continuo. Todas las registradoras de datos de BK Precision cuentan con una opción de pre-disparo para establecer el porcentaje de tiempo de captura anterior y/o posterior al evento del disparo, asegurando que ninguno de los datos valiosos se pierda.

No es inusual que las registradoras de datos posean el mismo tipo de mecanismos de disparos disponibles en los osciloscopios, incluyendo dis- paros basados en los bordes de entrada y salida de la señal siendo registrada. En adición, es relativamente fácil proveer el mismo tipo de análisis disponible en instrumentación especializada, como monitores de calidad de líneas eléctricas. Las registradoras de datos poseen las mismas pan- tallas X-Y halladas en los osciloscopios.

Aplicaciones donde las registradoras de datos son utilizadas

Los usuarios que necesitan adquirir datos durante períodos de tiempo prolongados en varios canales o de una variedad de señales y sensores se beneficiarán con el cuso de las registradoras de datos. Estos instrumentos han sido diseñados para permitir la entrada y medición directa de una amplia variedad de parámetros como voltaje, corriente, frecuencia, temperatura, galgas extensométicas y señales lógicas con entradas de voltaje que van desde milivoltios a kilovoltios. Esto permite que un solo instrumento pueda medir simultáneamente pequeñas señales de voltaje de diferentes sensores hasta señales de alto voltaje en un sistema eléctrico, mientras reduce el desafío de configurar varios instrumentos.

tabla de registro de datos
Figura 3: Ejemplo de mediciones en un motor de un vehículo

 

registro de datos
Vista superior del DAS1700

 

Una aplicación común de las registradores de datos son las pruebas del ambientales donde se requieren varios sensores para monitorear parámetros tales como temperatura, humedad, velocidad y dirección del viento, así como presión barométrica entre otros. Estas pruebas también pueden realizarse en una cámara ambiental para verificar cómo el dispositivo bajo prueba responde a cambios de parámetros ambientales mientras monitorea su voltaje, corriente y el resto de parámetros bajo observación.

cedula de registro y actualizacion de datos
Figura 2: Cámara ambiental con un sistema de adquisición de datos que monitorea el dispositivo bajo prueba y sensores ambientales

 

Las registradoras se utilizan ampliamente en la industria automotriz. Los motores de los vehículos contienen numerosos sensores, controles electrónicos y sistemas que el instrumento puede controlar simultáneamente. Las mediciones claves incluyen voltaje y corriente, fuerza, presión, revoluciones por minuto (rpm), velocidad y temperatura. Muchas registradoras ofrecen la capacidad adicional de monitorear y analizar el tráfico con buses CAN o LIN, que son interfaces muy utilizadas en esta industria.

tabla de registro de datos
Figura 3: Ejemplo de mediciones en un motor de un vehículo

 

Las registradoras de datos son capaces de monitorear sistemas en entornos industriales. Las registradoras portátiles ayudan en las medidas de mantenimiento preventivo que a su vez ayudan a maximizar la productividad. Pueden utilizarse para monitorear voltaje, corriente, temperatura, deformación, presión y señales de vibración de equipamiento industrial, para detectar anormalidades y registrar datos que permitirán programar su mantenimiento.

que es un registro de datos
Figura 4: Sistema de adquisición de datos monitoreando los parámetros típicos de un motor eléctrico.

Especificaciones y funciones importantes para los usuarios

Al considerar registradoras de datos, las especificaciones de alto nivel son:

  • Número de canales de entrada
  • Tipos de mediciones (por ejemplo voltaje, corriente, frecuencia)
  • Voltaje de entrada mínimo y/o máximo
  • Velocidad de muestreo
  • Tamaño de la memoria
  • Modos de operación

Las especificaciones citadas ayudan a determinar cuál instrumento cumple con las necesidades individuales. El número de canales es un factor a considerar y cómo afecta su portabilidad. A medida que el número de canales aumenta, también aumenta el peso de la unidad.

Los tipos de mediciones y los rangos de la entrada del voltaje son número fijos que necesitan cumplirse, pero la velocidad de muestreo y el tamaño de la memoria requieren más consideración. Aunque una frecuencia de muestreo más rápida pud- iera ser deseable, esta reducirá el tiempo máximo de grabación, debido al tamaño del archivo al grabar muchas medidas en poco tiempo. Por esta razón, para selec- cionar una registradora es importante comprender la naturaleza de las señales a ser capturadas. Muchos sistemas de adquisición de datos tienes modos múltiples de operación: un modo es grabando sobre largos períodos de tiempo con baja velocidad de muestreo, y otro modo es grabando a una velocidad de muestreo más alta por un período de tiempo más corto para capturar eventos intermitentes.

En adición, algunas registradoras proporcionan la habilidad de sincronizarse con un tiempo base externo, tales como los códigos de tiempo IRIG (Grupo de Instrumentación Inter-rango) o señales GPS.

Cómo BK Precision satisface las necesidades del cliente

BK Precision ofrece una línea completa de registradoras para la adquisición de datos con pantallas táctiles, baterías incorporadas y canales múltiples.

Las registradoras de datos DAS220-BAT y DAS240-BAT son livianas y portátiles, poseen baterías incorporadas que proveen hasta 15 horas de grabación continua en 10 o hasta 200 canales con intervalos de muestreo de 1 ms, resolución vertical de 16-bits y voltaje de entrada máximo de 100 VDC. La batería de larga duración las hace de gran beneficio en aplicaciones de control de procesos, donde fuentes de poder no están disponibles. La Serie DAS30/50/60 ofrece 2,4 y 6 canales, batería incorporada que permite grabar hasta 9.5 horas de tiempo de grabación continua e impresora térmica opcional. Esta serie ofrece intervalos de muestreo de 1 µs en modo de memoria, SSD integrado de hasta 64 GB y entrada máxima de 500 V. La aplicación de análisis de energía incluida con esta serie permite el registro y análisis de redes eléctricas monofásicas o trifásicas.

ficha de registro de datos
DAS60 con impresora térmica

 

La adición más reciente a la familia de registradoras de datos, el modelo DAS1700, es un sistema de adquisición de datos configurable. El instru- mento cuenta con 4 tipos de tarjetas de medición que pueden ser instaladas en cualquier combinación de hasta 3 tarjetas en la unidad base de

la registradora, o hasta 6 con una extensión opcional. Estas placas incluyen una entrada universal con voltaje máximo de hasta 500 V y 6 canales, una placa de alto voltaje, una placa de galgas extensométricas con 6 canales y una placa multiplexada de 12 canales.

La DAS1700 es capaz de transmitir datos de mediciones directamente a una unidad interna de estado sólido con un intervalo de muestreo de 1 µs (hasta 36 canales) y grabación continua durante extensos períodos de tiempo, y largo de grabación solamente limitado al tamaño del SSD. El instru- mento también es capaz de grabar dos archivos con diferente muestreo simultáneamente en una misma grabación. Cuando se inicia la grabación, el archivo de baja velocidad captura datos a una velocidad de muestreo más baja durante un período largo de tiempo. Cuando un evento de disparo sucede, la registradora comienza a grabar en el archivo de alta velocidad que captura datos a alta frecuencia de muestreo por un período de tiempo más corto. Esto asegura que no solamente se capture el evento, sino que también se capturen los estados antes y después, mientras se maximiza espacio en la memoria.

La registradora DAS1700 expande el rango de medición a una entrada máxima de ±1,000 VDC o 1000 VAC. También incluye la herramienta de análisis de potencia, presente en la Serie DAS30/50/60, pero hasta en 4 sistemas. Además, tiene un editor de funciones que permite presentar los resultados de esas operaciones en varios canales en un canal virtual. Las opciones de fábrica CAN/LIN y de tiempo GPS/IRIG expanden aún más su capacidad. Este sistema de adquisición de datos es apto para medir señales que van desde pequeños sensores hasta grandes sistemas eléctricos y es utilizado en aplicaciones aeroespaciales, industriales, automotrices y de producción de energía.

Conclusión

Las registradoras de datos tienen una larga historia y continúan avanzando para seguir el ritmo de las aplicaciones actuales. Está claro que estos instrumentos son herramientas esenciales en muchas industrias y BK Precision trae al mercado soluciones completas de registro de datos para los clientes en estas industrias. Para obtener más información sobre las registradoras de datos de BK Precision, visite su página de registradoras de datos vinculada aquí.

 

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