Electrónica de evaluación
La electrónica de evaluación constituye la interfaz entre el sensor y el nivel de control. Recoge las señales eléctricas sin procesar de un transductor, como tensiones, corrientes, impulsos o frecuencias. Estas señales se amplifican, se filtran y se digitalizan. A continuación, se evalúan matemáticamente, se escalan y se convierten en magnitudes físicas como masa, caudal, presión o temperatura. Por lo general, la electrónica de evaluación proporciona los valores de medición a través de señales estándar (por ejemplo, 4–20 mA, 0–10 V), interfaces de bus de campo o protocolos digitales de la tecnología de control. A menudo se integran funciones adicionales como la supervisión de valores límite, algoritmos de dosificación o regulación, cálculo de valores medios o funciones de diagnóstico. En los sistemas de pesaje y dosificación, la electrónica de evaluación es decisiva para la resolución de medición, la reproducibilidad y el tiempo de respuesta, y por lo tanto para la precisión de los procesos gravimétricos.
El sistema electrónico de evaluación constituye la interfaz entre el sensor y el nivel de control. Recoge las señales eléctricas sin procesar del transductor, las amplifica, las filtra y las digitaliza, y las calcula mediante curvas características lineales, por ejemplo:
y = a · x + b
en magnitudes físicas. Los efectos dinámicos suelen representarse mediante modelos de filtro sencillos, como los circuitos PT1
T · dy/dt + y = K · u
o mediante algoritmos de control PI/PID integrados, como por ejemplo
u(t) = Kp · e(t) + Ki · ∫ e(t) dt + Kd · de(t)/dt
se tiene en cuenta. De este modo, el sistema electrónico de evaluación proporciona señales de salida normalizadas y permite realizar tareas de dosificación, pesaje y regulación con gran precisión y reproducibilidad.
- y es la variable de entrada (por ejemplo, masa, caudal, presión o temperatura) expresada en unidades físicas.
- x es la magnitud de entrada (por ejemplo, tensión, corriente o una señal digital sin procesar del sensor).
- a es el factor de amplificación o la pendiente de la curva característica; describe la relación entre la señal de entrada y la magnitud física.
- b es el desplazamiento o punto cero; corrige un desplazamiento del punto cero y desplaza la curva característica hacia arriba o hacia abajo.
- u es la variable de entrada (por ejemplo, la señal del sensor o la variable de referencia).
- y es la señal de salida tras el filtro o el elemento de transferencia (señal suavizada o retardada).
- T es la constante de tiempo del eslabón PT1; describe la rapidez con la que el sistema reacciona a los cambios en la entrada.
- K es la ganancia estática del eslabón PT1 (factor de ganancia entre la entrada y la salida en estado estacionario).
- dy/dt es la derivada temporal de la variable y y describe la rapidez con la que y varía con el tiempo.
- u(t) es la variable de control del regulador (por ejemplo, el valor de regulación de una válvula, el valor de referencia de la velocidad o el caudal).
- e(t) es la diferencia de regulación, es decir, la diferencia entre el valor de consigna y el valor real.
- Kp es el coeficiente proporcional; determina la intensidad con la que el regulador reacciona directamente a la desviación instantánea e(t).
- Ki es el coeficiente integral; pondera el error acumulado a lo largo del tiempo y garantiza la eliminación de las desviaciones de control persistentes.
- Kd es el coeficiente diferencial; reacciona ante la tasa de variación del error y amortigua los cambios rápidos o las oscilaciones.
- ∫ e(t) dt es la integral de la diferencia de control con respecto al tiempo y representa la suma de la evolución del error.
- de(t)/dt es la derivada temporal de la diferencia de control y describe la rapidez con la que varía el error.