Señal análoga, escalamiento en 3 pasos

El escalamiento de una señal análoga es una técnica matemática muy utilizada y con la que muchos programadores tienen dificultades.

En este articulo aprenderás a utilizar la ecuación de la recta para realizar virtualmente cualquier escalamiento de una señal análoga.

Paso 1: Obtener puntos A y B de la señal análoga

Como lo mencione anteriormente, la técnica que aprenderás en este articulo esta basada en la ecuación de una recta en un plano cartesiano.

Para poder utilizar esta ecuación el primer paso es obtener al menos dos puntos de la recta.

Obtener puntos A y B de la señal análoga

Como se muestra en la imagen anterior necesitaremos un par de coordenadas del tipo (x, y) para cada punto.

Utilizaremos como ejemplo un sensor de temperatura con los siguientes parámetros:

Obtener puntos A y B de la señal análoga_2

Ahora tendremos que decidir cual de los dos parámetros es x y cual es y. No te preocupes por cual es correcto, si eres consistente con el método, el resultado deberá ser el mismo.

En este ejemplo el voltaje será nuestro parámetro x y la temperatura será nuestro parámetro y.

Considerando que los valores mínimos son el primer punto y los máximos el segundo las coordenadas quedarían de la siguiente manera; A(5.23, 23.2), B(12.54, 87.43).

Paso 2: Ecuaciones matemáticas para el modelado de la señal análoga

La ecuación de la recta en su forma general es la siguiente:

Ecuaciones matemáticas para el modelado de la señal análoga

Para poder entender esta ecuación definamos cada una de sus variables.

  • m: esta variable se refiere a la pendiente de la recta.
  • x: En este ejemplo representa el voltaje variable.
  • y: Esta es nuestra incógnita y es el valor de la temperatura a calcular.
  • x1: Es un valor de voltaje conocido.
  • y1: Es un valor de temperatura conocida en relación con el voltaje x1.

Como se menciono anteriormente la y es nuestra incógnita, por lo tanto se deberá despejar como se muestra a continuación:

fórmula

Esta última ecuación es la que utilizaremos para el cálculo de cualquier temperatura (y) respecto a un voltaje dado (x).

Para lograr este cálculo será necesario realizar el cálculo de la pendiente primero (m), para lo cual utilizaremos la siguiente formula:

fórmula_1

Paso 3: Cálculo de la señal análoga en Studio 5000

En este articulo te mostraré la manera de realizar el calculo mediante instrucciones básicas.

Si quieres saber como realizar este cálculo solo con una instrucción te invito a que revises mi articulo acerca de la instrucción CPT.

Para poder realizar este cálculo será necesario hacerlo para un valor de voltaje especifico, en este ejemplo utilizaremos un valor de 12.5 Volts.

A continuación se muestra el valor de las variables de cada punto.

Cálculo de la señal análoga en Studio 5000

Será necesario realizar 7 cálculos básicos para completar la ejecución de esta ecuación.

Cada cálculo lo guardaremos en una variable, siendo la última la que contenga el valor final.

Lo primero que haremos es calcular el valor de la pendiente mediante la siguiente formula:

fórmula_3

Para realizar el cálculo de la pendiente y guardarlo en la tag v3 en Studio 5000 se pueden utilizar las siguientes instrucciones:

Studio 5000 se pueden utilizar las siguientes instrucciones

Ahora se deberá realizar el cálculo de la ecuación de la recta despejada:

fórmula_5

Al trasladarlo a Studio 5000 y considerando a v3 como la pendiente y Temperatura como la temperatura final calculada, las instrucciones se verían de la siguiente manera:

Studio 5000 y considerando a v3 como la pendiente y Temperatura como

Como podrás observar, una vez trasladada la formula a Studio 5000, lo único que deberás hacer es poner el valor de la entrada análoga en la tag EntradaAnalogica.

Vídeo tutorial

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Conclusiones

El escalamiento de una señal análoga se puede realizar de diversas maneras, lo mostrado en este articulo es solo una de tantas.

En ciertos PLC este escalamiento se puede realizar mediante instrucciones predefinidas.

La ventaja de utilizar la técnica expuesta en el presente artículo es que es muy general, prácticamente cualquier sensor análogo lineal puede ser modelado con este método.

Ademas no es necesario que domines a detalle la teoría, como ya lo comente en el artículo sobre los PID, en ocasiones solo es necesario conocer su funcionamiento.

Como siempre, te agradezco hayas leído mi artículo y espero te sirva como información de consulta para futuros trabajos.

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Por último, si te ha gustado este articulo no dudes en compartirlo y dejarme un comentario, eso me ayudara a seguir generando contenido gratuito.

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4 comentarios

  • Excelentes aportes. Me interesa llevar un curso de redes industriales o protocolos como controlnet Devicenet si das esos cursos?

    Responder
    • Hola Ismael, gracias por leer mi contenido.
      Te comento que mis cursos son totalmente prácticos y en línea, por lo que si te interesa aprender Hardware como Devicenet te recomiendo tomar un curso presencial.
      Saludos y ojala encuentres el curso adecuado!

      Responder
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    Responder

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