Obtención de los datos de proceso correctos a partir de señales de pulsos
Las señales de pulso y frecuencia se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones industriales, pero convertirlas en datos de proceso significativos no siempre es sencillo.
Las señales de pulso y frecuencia se encuentran en aplicaciones que van desde mezcladoras rotativas y sistemas de transporte hasta caudalímetros, equipos de dosificación y máquinas de envasado.
Aunque los procesos físicos puedan diferir, a menudo se basan en el mismo principio fundamental: un sensor genera pulsos proporcionales al movimiento, la rotación o el caudal.
La dificultad radica en que las señales de pulso no representan directamente un valor de proceso. De hecho, una misma secuencia de pulsos puede interpretarse de diferentes formas en función de la variable que la aplicación necesite medir.
Velocidad frente a distancia
Consideremos un sensor de proximidad inductivo que capta señales generadas por los rodillos de una cinta transportadora.
La frecuencia de pulsos se puede utilizar para calcular:
velocidad de la cinta transportadora (metros / min.)
velocidad del caudal
sincronización de máquinas
Sin embargo, si los pulsos se acumulan a lo largo del tiempo, el mismo encoder también permite determinar:
distancia recorrida
longitud de cable producido
posición del producto
Esta distinción es importante: La velocidad describe con qué rapidez se está moviendo algo en este momento. La distancia describe cuánto se ha desplazado a lo largo del tiempo.
Ambos valores provienen del mismo sensor, pero requieren diferentes estrategias de procesamiento de señal.
Caudal frente a volumen
El mismo principio es válido para las aplicaciones de medición de caudal.
Un caudalímetro con salida de pulsos genera pulsos proporcionales al movimiento del líquido a través de una tubería. 
La frecuencia de pulsos puede utilizarse para determinar:
caudal (litros / min.)
caudal (m³ / h)
caudal (galones / min.)
Si, en cambio, los pulsos se acumulan, pueden utilizarse para determinar:
consumo total de agua
volumen de lote
volumen de llenado del depósito
En este caso: El caudal describe la velocidad actual del movimiento. El volumen describe la cantidad total que ha pasado a través del sistema.
Aunque ambos valores provienen del mismo caudalímetro, se trata de mediciones fundamentalmente diferentes.
Por qué importa esta distinción
Comprender la diferencia entre las mediciones basadas en una magnitud instantánea y las mediciones acumuladas es fundamental al seleccionar el tipo de instrumentación.
Requerimientos de las aplicaciones:
"¿Cuál es el valor actual de RPM?"
"¿Cuál es la velocidad actual de la cinta transportadora?"
"¿Cuál es el caudal actual?"
requieren una medición continua de frecuencia.
Requerimientos de las aplicaciones:
"¿Cuántos metros se han producido?"
"¿Cuánta agua se ha consumido?"
"¿Cuántos pulsos se han producido desde el reinicio?"
requieren acumulación y totalización de pulsos.
Seleccionar un principio de medición incorrecto puede dar como resultado un sistema que proporcione el valor instantáneo correcto, pero que no pueda ofrecer el valor acumulado requerido por el proceso.
Cuando se requiere una totalización precisa, confiar en un sistema PLC o SCADA para integrar señales de caudal muestreadas puede dar lugar a errores de medición. Por ejemplo, estimar el volumen mediante el muestreo periódico de una señal de caudal suele ser menos preciso que utilizar una función de totalización específica.
Ejemplo de aplicación: Monitoreo de la velocidad del agitador en la producción farmacéutica
La velocidad de giro es un parámetro de proceso crítico en la producción farmacéutica.
La velocidad de mezcla influye directamente en:
calidad del producto
consistencia del lote
velocidades de disolución
repetibilidad del proceso
Muchas mezcladoras utilizan sensores inductivos, sensores de efecto Hall o enconders que generan señales de pulso proporcionales a la rotación del eje.
La dificultad radica en que los sistemas de control suelen requerir señales de proceso estandarizadas en lugar de información de frecuencia en bruto.
Al convertir la frecuencia en unidades de ingeniería, como las RPM, y generar una señal de salida estándar, por ejemplo de 4 a 20 mA, los operadores obtienen una visibilidad continua del proceso, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad con los sistemas de control existentes. 
Ejemplo de aplicación: Integración de caudalímetros con salida de pulsos
Muchos caudalímetros proporcionan salidas de pulsos en lugar de señales de proceso analógicas.
Algunos ejemplos:
caudalímetros de turbina
contadores de agua
caudalímetros de rueda de paletas
sistemas de dosificación
La frecuencia de pulsos es proporcional al caudal. A medida que aumenta el caudal, aumenta la frecuencia de los pulsos.
Para los fabricantes de maquinaria y los fabricantes de equipos originales (OEM), esto supone un desafío, ya que los clientes pueden optar por diferentes tecnologías de caudalímetros.
Una instalación puede utilizar un sensor de caudal con salida digital de nivel. Otra instalación puede utilizar un contador de agua con contacto reed. Una tercera instalación puede utilizar una salida de pulsos PNP.
En segundo lugar, cada pulso representa un volumen arbitrario específico de cada marca y producto, por lo que resulta muy útil poder ajustar fácilmente "un pulso equivale a X volumen". En este contexto, los dispositivos de acondicionamiento de señal con una función de división de pulsos resultan especialmente ventajosos.
En estos ejemplos de aplicación, un acondicionamiento de señal flexible permite convertir estas distintas señales en una señal de proceso consistente sin necesidad de rediseñar el sistema de control.
¿Qué son los convertidores de frecuencia a corriente y para qué sirven?¿Quiere saber cómo se pueden integrar las señales de pulsos y de frecuencia en los sistemas de control industrial? Este artículo explora las capacidades de los convertidores de frecuencia multifuncionales de PR electronics, abarcando los tipos de señal compatibles, los principios de conversión y las opciones de salida analógica, digital y de relé disponibles para una monitorización y un control de procesos fiables. |
Por qué un acondicionamiento de señal de calidad es clave para obtener datos de proceso precisos
Las mediciones precisas de pulso y frecuencia dependen de algo más que del propio sensor.
En entornos industriales reales, la calidad de la señal puede verse afectada por el ruido eléctrico, las largas distancias de cableado, los variadores de frecuencia (VFD), los arrancadores de motor y las fuentes de alimentación conmutadas.
Sin un acondicionamiento adecuado de señal, las perturbaciones pueden provocar la detección de pulsos falsos, mediciones inestables o cálculos incorrectos de velocidad, caudal, distancia o volumen. 
El aislamiento galvánico ayuda a eliminar los bucles de tierra y las diferencias de potencial entre los dispositivos de campo y el sistema de control. Esto mejora la estabilidad de la medición y, al mismo tiempo, protege los equipos conectados frente a perturbaciones eléctricas.
Un buen rendimiento de EMC es igualmente importante. Las señales de pulsos dependen de la detección precisa de cada transición.
Las interferencias electromagnéticas pueden generar pulsos no deseados o enmascarar pulsos válidos, lo que provoca valores de proceso inexactos y falsas alarmas.
El filtrado de la señal proporciona una capa adicional de protección, especialmente cuando se trabaja con contactos mecánicos o sensores basados en interruptores de láminas (reed). Al filtrar el rebote de contacto y el ruido transitorio, la medición se mantiene estable sin sacrificar el tiempo de respuesta.
Ya sea para medir las RPM, la velocidad de la cinta transportadora, el caudal o el volumen totalizado, la obtención de datos de proceso fiables comienza con una señal limpia y estable. Un aislamiento eficaz, la inmunidad EMC y el filtrado de ruido ayudan a garantizar que los valores presentados a los operadores y a los sistemas de control reflejen con precisión el proceso real.
Elegir la solución de acondicionamiento de señal adecuada
Medición de frecuencia frente a totalización
Esta distinción cobra especial importancia a la hora de seleccionar equipos de acondicionamiento de señal.
Conversión de señales de pulso a señales analógicas o de frecuencia mediante convertidores de frecuencia: PR 3225, PR 4225 y PR 5725
Los modelos PR 3225, PR 4225 y PR 5725 están optimizados para mediciones basadas en frecuencia, tales como:
velocidad de giro
velocidad de la cinta transportadora
caudal
monitorización de frecuencia
Su propósito es convertir una frecuencia de pulsos entrante en:
4-20 mA
0-10 V
salidas de frecuencia
señales de relé
visualización del valor instantáneo en el display
En otras palabras, responden a la pregunta: "¿Qué está sucediendo ahora mismo?, ¿cuál es el estado actual de la velocidad de la señal?"
Ejemplos:
RPM actuales
velocidad actual de la cinta transportadora
caudal actual
No están diseñados como totalizadores de pulsos y no deben considerarse soluciones para el conteo acumulado de distancia, volumen o producción.
|
|
|
Conversión de señales de pulsos a señales de pulsos / frecuencia / analógicas con convertidores de frecuencia: PR 5223 y PR 5225
Algunas aplicaciones requieren algo más que una medición instantánea.
En aplicaciones tales como:
totalización de volumen
medición de longitud
recuento de productos
gestión de lotes
acumulación de producción
el sistema debe contar y procesar los pulsos a lo largo del tiempo.
Estas aplicaciones requieren funciones de totalización y procesamiento matemático en lugar de una simple conversión de frecuencia.
Aquí es donde los dispositivos programables como el PR 5223 y el PR 5225 cobran especial relevancia.
Pueden configurarse para realizar cálculos específicos de la aplicación, acumulación de pulsos y funciones de escalado avanzadas que admiten tanto mediciones instantáneas como acumuladas.
|
|
Guía de aplicación del producto:
Aplicación | Tipo de medición | Solución típica |
RPM del mezclador | Velocidad | |
Velocidad de la cinta transportadora | Velocidad | |
Caudal instantáneo | Caudal | |
Longitud del cable producido | Distancia | |
Recuento de productos | Totalización | |
Consumo de agua | Volumen | |
Volumen de lote | Volumen | |
Lectura del display | Caudal / velocidad |
De las señales de pulsos a información valiosa de proceso
Ya se trate de una aplicación que involucre una mezcladora, un sistema de transporte, un caudalímetro, un encoder o una línea de producción, el objetivo sigue siendo el mismo: transformar la información de pulsos en datos de proceso significativos.
La clave está en comprender si la aplicación requiere un valor instantáneo, como la velocidad o el caudal, o un valor acumulado, como la distancia o el volumen.
Al seleccionar la estrategia adecuada de procesamiento de señal, los ingenieros pueden simplificar la integración, mejorar la precisión de las mediciones y crear soluciones de automatización más flexibles.
¿Necesita ayuda para seleccionar la solución adecuada?
Tanto si su aplicación implica la monitorización de RPM, la velocidad de la cinta transportadora, la medición de caudal, el seguimiento de distancia o la totalización, PR electronics puede ayudarle a identificar la solución de acondicionamiento de señal más adecuada para su aplicación.
Póngase en contacto con nuestros especialistas para analizar la solución más adecuada.
