jueves, 25 de mayo de 2023 · 0 min read
Cómo reemplazar los registradores de gráficos con un DAQ digital Dewesoft
En este artículo, discutiremos cómo reemplazar los registradores de gráficos oscilográficos con el DAQ (Sistema de Adquisición de Datos) digital SIRIUS. Al leer este artículo usted podrá:
• Ver cómo los sistemas DAQ digitales pueden ser más fáciles de usar que los registradores de gráficos antiguos
• Aprender cómo los sistemas DAQ digitales brindan capacidades mejoradas
• Comprender las ventajas de los sistemas DAQ digitales, incluido el menor costo y el mantenimiento reducido
¿Estás listo? Vamos a empezar…
Introducción
Hoy en día, todo el mundo se enfoca en dispositivos DAQ basados en computadora, pero todavía hay aplicaciones de prueba y medición en las que se utilizan registradores de gráficos al estilo de los años 80. Desde la década de 1980, a medida que la mayoría de las industrias se alejaron de los registradores de gráficos y los reemplazaron con productos de adquisición de datos basados en PC, los ingenieros y técnicos en ciertas aplicaciones continuaron usándolos. De hecho, hoy en día todavía encontrará una cantidad relativamente grande de registradores gráficos en uso diario en muchas centrales eléctricas.
¿Por qué es esto?
Las empresas de energía (particularmente las nucleares) deben documentar una amplia gama de parámetros de acuerdo con regulaciones estrictas. Los registradores gráficos han sido durante mucho tiempo la principal forma de documentarlos. Hace cuarenta y cincuenta años, la capacidad de estos instrumentos para producir una salida en papel era una verdadera conveniencia. Había pocas computadoras portátiles (si es que había alguna) disponibles para las pruebas, y la mayoría de los ingenieros ni siquiera tenían una computadora en sus escritorios.
Hoy en día, las computadoras que están conectadas (alámbricas e inalámbricas) a impresoras locales y en red están en todas partes y son accesibles para prácticamente todos. Es mucho menos costoso imprimir tablas, gráficos e informes con impresoras de oficina en comparación con el papel térmico patentado que requieren la mayoría de las grabadoras. Además, los cuadros y gráficos impresos en papel térmico se desvanecen con el tiempo y deben fotocopiarse en papel de oficina para conservar los datos.
A pesar del hecho de que la disponibilidad de las computadoras ha cambiado drásticamente, existe una larga historia de uso de registradores de gráficos en algunas compañías eléctricas, que continúan usándolos en la actualidad. En este artículo, mostraremos cómo estas grabadoras están siendo reemplazadas por sistemas DAQ mejores, más pequeños y más modernos.
¿Qué es un registrador gráfico?
Los registradores de gráficos son instrumentos electromecánicos que escriben datos en una tira en movimiento o en una hoja de papel fija. Hay varios tipos principales:
Registradores de tiras gráficas
Registradores de gráficos circulares
Registradores X-Y
Registradores Oscilográficos
Registradores de tiras gráficas
Los registradores de gráficos de tira tienen un ancho de banda bajo y, a menudo, usan bolígrafos de tinta de colores para dibujar señales en un rollo o papel plegado. Los registradores de gráficos de tira a menudo se montan de forma permanente en un panel, aunque los modelos de sobremesa también están disponibles para aplicaciones de uso temporal. Los registradores de gráficos de tira se utilizan con mayor frecuencia para registrar datos de señales eléctricas, temperatura y humedad en aplicaciones de fabricación y procesos.
Registradores de gráficos circulares
Los registradores de gráficos circulares se escriben en una sola hoja de papel redonda que gira lentamente, generalmente durante un período de días o semanas. Estos instrumentos se utilizan principalmente para la documentación a largo plazo de la temperatura y la humedad en aplicaciones de procesos y fabricación.
Registradores X-Y
Los registradores X-Y utilizan uno o más bolígrafos para dibujar en una hoja fija de papel rectangular. A diferencia de los otros tipos mencionados, no grafican datos contra el tiempo, sino que grafican una señal versus otra. Por ejemplo, se pueden usar en un entorno de proceso para trazar la presión frente a la desviación, la velocidad frente al par, etc.
También existen registradores de datos en el mercado, pero están destinados a mediciones de baja velocidad y carecen de salida en papel, por lo que no forman parte de este artículo. Puede obtener más información sobre los registradores de datos en este artículo:
Registradores de gráficos oscilográficos
En este artículo, nos estamos enfocando en reemplazar los registradores de gráficos oscilográficos, no los tipos de gráficos de franjas de baja velocidad, circulares o X-Y mencionados anteriormente. Los registradores oscilográficos ofrecen un ancho de banda relativamente alto y una presentación Y-T de datos en papel en movimiento.
Los primeros registradores oscilográficos solo tenían una salida en papel, mientras que hoy en día también proporcionan una visualización de video de los datos y pueden capturar datos en la memoria RAM o en una unidad de disco duro. El papel se puede utilizar para imprimir durante o después del registro de datos. Algunos modelos incluso prescinden por completo del papel y se denominan "registradores sin papel".
Los registradores de gráficos oscilográficos aceptan entradas de voltaje y, a menudo, pueden tener un circuito de acondicionamiento de señales que les permite manejar otros fenómenos físicos, como temperatura, vibración, tensión y presión. Algunos modelos pueden aceptar entradas de pulsos para medir RPM y aplicaciones de conteo de eventos.
Los registradores de gráficos oscilográficos suelen estar configurados con 8 o 16 canales de entrada de señal analógica. Debido a que manejan datos de mayor velocidad que los registradores de gráficos de tira, los registradores oscilográficos generalmente emplean un cabezal de impresión de matriz térmica que imprime los datos, el texto e incluso las cuadrículas de fondo en papel térmicamente sensible.
Los registradores oscilográficos son necesariamente dispositivos electromecánicos complejos. Sus mecanismos de impresión en papel requieren mantenimiento, tiempo durante el cual el instrumento no puede producir informes. También requieren rollos o paquetes de papel cuadriculado termosensible patentado.
Un rápido escaneo en Internet muestra que el precio promedio de un rollo de 100 m (328 pies) o un paquete continuo de este papel puede costar $ 50 (o €). Esto es drásticamente más caro que el papel de oficina común de tamaño carta y A4 de EE. UU.
Los registradores de gráficos de hoy en día han incorporado una computadora, almacenamiento en disco duro y una pantalla plana en su chasis. Esto está bien, excepto que estos son exactamente los componentes que se vuelven obsoletos muy rápidamente y son prácticamente imposibles de reemplazar o actualizar en estos instrumentos.
Los registradores de gráficos son una solución familiar. Han existido durante mucho tiempo. Pero hay una mejor manera que cuesta menos y ofrece una larga lista de ventajas.
El sistema de adquisición de datos digitales SIRIUS®
El sistema SIRIUS DAQ de Dewesoft es un pequeño módulo DAQ de ocho canales que se conecta a cualquier computadora con Windows a través de USB. Cada canal de entrada está aislado galvánicamente, lo que significa que el aislamiento es entre canales y entre canal y tierra.
Los amplificadores SIRIUS DualCore® tienen dos convertidores A/D que funcionan en paralelo con diferentes ganancias. Esto protege contra cambios inesperados en el nivel de la señal y aumenta el rango dinámico a un nivel anteriormente imposible superior a 160 dB.
Un módulo SIRIUS tiene solo 2,54 pulgadas de alto (64,5 mm) y 10,5 pulgadas (266 mm) de ancho. Cada SIRIUS está tallado en un solo bloque de aluminio en una máquina CNC. Están hechos para resistir los golpes y vibraciones que son comunes en las aplicaciones DAQ.
El tamaño y la masa pequeños, y la falta de piezas móviles del hardware SIRIUS DAQ lo hacen inherentemente más resistente que los registradores gráficos. Y debido a que las computadoras portátiles y de escritorio de hoy en día son tan poderosas pero económicas, al eliminar esas funciones del hardware DAQ, su costo y complejidad se reducen aún más. Además, sin el hardware de la computadora a bordo, es menos probable que SIRIUS se vuelva obsoleto con el tiempo. Es mucho más fácil y menos económico reemplazar la computadora de vez en cuando que invertir en un nuevo sistema DAQ.
Un módulo SIRIUS DualCore® estándar se puede configurar con cualquiera de los ocho amplificadores de alta velocidad. Hay amplificadores disponibles para:
Alta tensión (seleccionable ±1200 V y ±50 V)
Baja tensión (seleccionable ±200 V, ±10 V, ±1 V, ±100 mV)
Entradas “UNI” (universales), que incluyen tensión, presión, corriente, aceleración y vibración IEPE, resistencia, temperatura y más
Tenga en cuenta que muchos amplificadores aceptan adaptadores DSI para más tipos de sensores, como sensores de corriente, LVDT, termopares, RTD y más.
Acelerómetros o micrófonos IEPE
Micrófonos de condensador polarizados
Acelerómetros de carga
Los conectores se adaptan al tipo de entrada, por lo que, por ejemplo, las entradas de alta tensión siempre usan conectores tipo banana de seguridad aislados. Las bajas tensiones pueden ser conectores tipo banana, BNC, LEMO o DB9. Los acelerómetros IEPE suelen utilizar conectores BNC, y las galgas extensométricas/entradas universales utilizan conectores de varios pines como DB9 o LEMO, etc.
Además, los amplificadores SIRIUS se pueden configurar con entradas de contador individuales para RPM, tacómetro y otras medidas como ciclo de trabajo, codificadores incrementales y conteo de eventos.
Comparación de un registrador de gráficos oscilográficos con el sistema de adquisición de datos SIRIUS
| / | SISTEMA DE REGISTRO DE GRÁFICOS | SISTEMA DAQ SIRIUS |
|---|---|---|
| Canales analógicos | Tipicamente 8 o 16 | 8 o 16 (por módulo) |
| Expandible | Casi nunca | Sí. Varios módulos pueden ser conectados y sincronizados a la misma computadora |
| Máx. Frecuencia de muestreo | 1 MS/s (típicamente) | DualCore y HD: 200 kS/sSIRIUS HS: 1 MS/sSIRIUS XHS: 15 MS/s |
| Resolución | 16-bit (típicamente) | DualCore y HD: 24-bitSIRIUS HS: 16-bitSIRIUS XHS: 24-bit hasta 1 MS/s, a 16-bit |
| Entrada de Alta Tensión | ±100mV a ±500V (típicamente). Las especificaciones de aislamiento varían según el fabricante. | HV amp: ±50 V a ±1200 V Aislamiento Galvanico: CAT III 600 V; CAT II 1000 V |
| Computadora | Incorporado. Solo actualización o reemplazo de fábrica | Las computadoras portátiles o de escritorio externas se pueden reemplazar fácilmente |
| Visualización de datos | Incorporada 12.1" TFT LCD (1024x768 pixeles, tipícamente) | Las computadoras portátiles económicas de hoy en día tienen una resolución de 15.6 "1920x1080 px y son mejores. |
| Salida de papel | Impresora de matriz térmica incorporada, rollo de gráficos de 8,5" de ancho o papel continuo. Las salidas son solo en blanco y negro. Se requiere papel termosensible. El papel debe almacenarse en un ambiente con temperatura controlada para evitar que se borre. | Se utilizan papel e impresoras estándar de oficina. Las salidas pueden ser a todo color si se desea. Las impresoras a gran escala se pueden utilizar para imprimir informes de cualquier tamaño. Las impresiones no están sujetas a borrado por altas temperaturas. |
| Almacenamiento de Datos | 64 GB HDD típicamente. | Las computadoras portátiles de hoy en día ofrecen cientos de GB y TB de almacenamiento de datos. Las unidades TB adicionales se pueden conectar fácilmente a través de USB. Las computadoras de escritorio ofrecen aún más almacenamiento. |
| Obsolescencia | Los componentes relacionados con la computadora se vuelven obsoletos muy rápidamente y no es práctico actualizarlos. | Dado que la computadora está completamente separada, se puede actualizar o reemplazar de manera económica en cualquier momento. |
| Precio Aprox. | $25k | < $20k (Incluyendo Computadora) |
Fácil operación de la computadora
SIRIUS incluye una licencia para el software DewesoftX, que se incluye sin costo alguno. Este software DAQ ha ganado numerosos premios en todo el mundo por su facilidad de uso y naturaleza gráfica. DewesoftX está instalado en su computadora con Windows, que se conecta al SIRIUS a través de un solo cable USB, creando un sistema de medición completo. Debido a que la licencia está dentro del hardware SIRIUS, puede instalar el software en varias computadoras y usar cualquiera de ellas para grabar, sin problemas de licencia.
Así, cada usuario puede conectar su propia computadora para operar el SIRIUS, si así lo desea. También puede usar una computadora dedicada para ejecutar SIRIUS, pero luego mover los datos a su computadora de escritorio para reproducirlos, analizarlos y generar informes. No se requiere licencia en las computadoras utilizadas para este propósito.
DewesoftX proporciona una configuración de canal gráfico. No hay botones ni interruptores en el hardware SIRIUS: todo se hace en el software, incluida la selección de intervalo y filtro, la velocidad de adquisición, la activación y más.
Una vez que se configuran los canales, el software crea automáticamente una vista de registro de gráficos como la que se muestra a continuación:
Puede crear otras pantallas con una amplia variedad de widgets gráficos, como medidores analógicos y digitales, gráficos de osciloscopio y más.
Incluso puede crear pantallas destinadas a imprimir en sus impresoras de oficina en blanco y negro o en color, para la generación de informes:
Alta tensión y alto aislamiento
En aplicaciones de energía, el aislamiento es extremadamente importante. El SIRIUS HV (módulo de alto voltaje) acepta directamente voltajes de hasta ±1200 V y está aislado galvánicamente.
El aislamiento galvánico significa que el aislamiento funciona entre todos los canales ("canal a canal) Y entre cada canal y tierra ("canal a tierra"). Este es el mejor tipo de aislamiento posible, especialmente cuando se trata de tensiones potencialmente peligrosas en plantas de energía.
Aprende más:
El amplificador SIRIUS HV proporciona protección contra sobretensiones de 1,8 kV RMS (IN+ a IN-) y 1,4 kV RMS (INx a GND). Está aislado a 1000 V bajo CAT II y 600 V bajo CAT III.
Incluso el módulo de baja tensión SIRIUS LV, que acepta señales de ±100 mV a ±200 V, está aislado galvánicamente hasta 1000 V, con protección contra sobretensiones de hasta 300 V cuando se encuentra en el intervalo de medición de ±200 V.
Hay otros amplificadores SIRIUS DualCore hechos para manejar otras señales y sensores. Estos incluyen medidores de tensión, acelerómetros, micrófonos, LVDT, termopares, RTD y más. También incluyen aislamiento galvánico de 1000 V.
Disparadores avanzados
Una de las características más importantes de las aplicaciones de las centrales eléctricas son los disparadores. Esto se usa a menudo para buscar fallas y disparos de interruptores. En lugar de registrar continuamente durante horas o incluso días para capturar el disparo de un interruptor, puede configurar el sistema para que registre solo cuando el interruptor realmente se dispara.
Esto ahorra espacio en disco al capturar solo los datos que necesita. El sistema usa un búfer circular mientras espera la falla, por lo que puede configurarse para capturar una cierta cantidad de datos antes del evento y luego una cierta cantidad de tiempo después del evento. Puede configurarlo para que capture una vez y se detenga o para que se reinicie automáticamente y capture cualquier cantidad de eventos.
Agregar video a sus datos
Las aplicaciones como las pruebas de PRV (válvula de alivio de presión) pueden beneficiarse si se agrega el video a la grabación. Para aplicaciones simples, se puede conectar una cámara web de oficina estándar a la computadora que controla el sistema SIRIUS DAQ. Estas cámaras web DirectX son una forma muy económica de agregar una referencia visual a cualquier prueba. Sin embargo, no son terriblemente rápidos y están sincronizados por software.
Cuando se necesita video sincronizado por hardware de mayor velocidad, puede elegir entre una selección de DS-CAM y agregarlas a su sistema.
Las cámaras DS-CAM proporcionan video de alta velocidad con hasta 333 fps (fotogramas por segundo) con resolución Full HD. Bajar la resolución le permite alcanzar hasta 600 fps. Las cámaras DS-CAM tienen compresión JPEG integrada en tiempo real que permite la transmisión en tiempo real directamente al disco duro de la computadora. A diferencia de las cámaras web, las DS-CAM se sincronizan por hardware fotograma a fotograma con el módulo SIRIUS mediante un cable de sincronización delgado.
Aprende más:
Fácil expansión
Cuando se necesitan más de ocho canales analógicos de alta velocidad, se pueden agregar módulos SIRIUS adicionales al sistema. Están sincronizados entre sí y conectados a la misma computadora. Incluso pueden interconectarse y apilarse juntos, o mantenerse separados, según sea necesario.
Los concentradores USB reforzados están disponibles para que pueda agregar más módulos SIRIUS de los que tiene puertos USB. ¡Puede conectar módulos SIRIUS para crear un sistema con más de 100 canales de alta velocidad!
Resumen
A medida que la era del registrador oscilográfico llega a su fin, los ingenieros y técnicos deben encontrar un reemplazo que no solo haga el trabajo, sino que sea asequible, resistente, fácil de usar y expandible.
Una solo módulo SIRIUS combinado con una computadora portátil (o de escritorio) que ejecuta el software DewesoftX es el reemplazo ideal. Cumple con todos los requisitos y va más allá, agregando capacidades modulares y económicas de expansión de canales y grabación de video sincronizada. Representa la forma óptima de reemplazar los antiguos registradores de gráficos oscilográficos, ahorrar dinero y llevar sus pruebas al siguiente nivel.
Aprende más:
