| Artículos | 01 JUN 1999

Tarjetas de adquisición de datos para PC ( y IV)

Tags: Histórico
Cómo controlar un equipo doméstico
Angel Perles, Antonio Martí y Francisco Rodríguez.

Hasta ahora hemos visto como controlar un pequeño diodo, pero no sabemos cómo controlar equipos normales, como estufas, bombillas, etc . En esta entrega ofrecemos varias formas de solucionar este problema .

En los anteriores artículos sobre tarjetas de adquisición de datos para ordenador personal, hemos visto cómo instalar y manejar una tarjeta . También hemos realizado algunas experiencias sencillas para adquirir cierta destreza en la programación de estos dispositivos . En esta última entrega hablaremos de placas de expansión, que permiten ampliar las posibilidades y aplicaciones de las tarjetas de adquisición de datos al incorporar transistores, relés, filtros, optoacopladores, aumentando la variedad de dispositivos que podemos conectar a nuestra tarjeta . Hablaremos también de complementos, tanto software como hardware, para su aplicación en entornos industriales y en domótica . Por último comentaremos brevemente otros productos con una utilidad similar . Esperamos que este cuarto capítulo le proporcione una visión amplia, que no detallada, de las aplicaciones y productos que la informática y la electrónica ponen a su alcance para el control y automatización de procesos .

Placas de expansión

Uno de los principales inconvenientes de las tarjetas de adquisición de datos, que se ha comentado en los artículos anteriores, es el bajo voltaje y corriente que estas tarjetas pueden manejar . Con las características de nuestra tarjeta ( y de la casi totalidad de las disponibles en el mercado ) podemos controlar un diodo led u obtener información de un pequeño sensor . Pero no podemos, al menos directamente, accionar un motor, aunque sea pequeño, controlar una bombilla, o encender y apagar una estufa . Es más, la mayoría de dispositivos que pueden resultarnos útiles no pueden ser gobernados directamente por una tarjeta de adquisición de datos . Esto obliga a quien desee realmente realizar una aplicación útil a diseñar una etapa de potencia, es decir, un circuito electrónico o eléctrico que convierta las salidas de nuestra tarjeta en señales de potencia . Incluso sensores como el de temperatura, utilizado en el capítulo anterior, suelen necesitar un circuito de filtrado y amplificación para garantizar que los valores adquiridos sean correctos, y no son falseados por el ruido electromagnético del ambiente .

Si usted tiene conocimientos de electrónica y electricidad, sabrá que este problema puede resolverse con sencillos dispositivos como transistores o relés, y no tendrá problemas en diseñar sus propios circuitos, adaptados a sus necesidades . Pero si no dispone de estos conocimientos, no desespere, los fabricantes han pensado en ello, y le ofrecen las llamadas ?placas de expansión? . Éstas facilitan la conexión de nuestra tarjeta a sistemas reales . En algunos casos, estas placas sólo disponen de conectores donde atornillar los cables . Pero otros modelos incorporan la circuitería necesaria para conectar dispositivos con gran consumo de potencia o con características eléctricas especiales, como motores o calentadores .

En el próximo ejercicio utilizaremos la placa de expansión PCLD-885 de la casa Advantech, que dispone de 16 relés de potencia . Ésta, conectada a nuestra tarjeta, nos permitirá, por ejemplo, encender y apagar una estufa . En este momento nos vemos obligados a advertirle que el circuito que montaremos entraña cierta peligrosidad, pues trabajaremos con 220 voltios de corriente alterna . Asegúrese que todas las conexiones son correctas, y realícelas con todos los dispositivos apagados . No escatime tiempo en revisar el circuito, pues una mala conexión puede dañar su ordenador e incluso puede llevarse un buen calambrazo . Si no está seguro, consulte con alguien que tenga los conocimientos adecuados . De todas formas, también queremos recordarle que lo verdaderamente importante y complejo en estos ejercicios es realizar el control de forma adecuada . Es decir, no sirve de nada encender una estufa cuando en la habitación hay 30 grados, y apagarla cuando bajamos de los 15 . Por ello lo importante es comprobar que la señal que debe controlar la estufa, o cualquier dispositivo, se activa y desactiva en el momento adecuado, y esto puede comprobarse fácilmente utilizando, en las primeras pruebas, un led . Una vez verificado el correcto funcionamiento de nuestro programa de control, sustituiremos este led por la circuitería necesaria .

Una estufa tiene un comportamiento ?digital?, pues sólo puede encontrarse en dos estados: encendida o apagada . Por lo tanto utilizaremos una de las salidas digitales de nuestra tarjeta de adquisición como señal de control de la estufa . Sin embargo, no podemos conectar, como ya hemos dicho, la salida de la tarjeta directamente a la estufa, ya que nuestra tarjeta no es capaz de proporcionar los 220 voltios y los más de 1 . 000 vatios necesarios para hacer funcionar su resistencia . La salida digital de la tarjeta la utilizaremos como interruptor, y el voltaje necesario lo obtendremos de la red eléctrica . Necesitamos construir, por tanto, un interruptor controlado por una señal de cinco voltios, y que sea capaz de soportar los 220 voltios a los que conectaremos la estufa . Uno de los dispositivos más utilizados para realizar esta función de interruptor es el relé . Es un dispositivo electromecánico que dispone de un pequeño electroimán . Al colocar un determinado voltaje entre los terminales de este electroimán, hacemos que un contacto se abra o se cierre, obteniendo de esta forma un interruptor controlado por tensión . Las características más importantes de un relé son el voltaje de control ( es decir, cuántos voltios hacen falta para cerrar o abrir el interruptor ) , el voltaje y la corriente que puede circular por el interruptor ( y que decidirá la aplicación máxima del relé ) y el número de interruptores de que dispone . La variedad de relés es enorme, por lo que deberemos buscar uno que se adecue a nuestras necesidades . La placa de ampliación descrita anteriormente dispone de 16 con las características eléctricas necesarias para gobernar una estufa de 600 vatios, por lo que conectaremos la placa de ampliación a la tarjeta de adquisición, y la estufa ( un modelo de poca potencia ) a la placa de ampliación . En la Figura 1 puede observar el esquema de conexionado, y en la Figura 2 una fotografía del montaje realizado .

En el programa del Listado 1 se realiza un sencillo control, donde la salida digital número 0 se activa entre las 6 y las 7 de la mañana, y entre las 10 y las 11 de la noche, permaneciendo inactiva el resto de las horas . Si conectamos el circuito de la estufa a la salida digital 0, podremos levantarnos y acostarnos con la habitación caldeada, sin necesidad de dejar conectada durante horas la estufa . Por supuesto que el ordenador debe permanecer conectado durante las 24 horas, pero puesto que puede controlar más de un dispositivo, y realizar otras funciones simultáneamente, parece que el ahorro energético puede ser sustancial .

El control horario de una estufa, tal como lo hemos planteado, puede realizarlo con un temporizador, pero este es un sencillo ejemplo de lo que usted puede hacer con la tarjeta de adquisición de datos, una placa de expansión y un sencillo programa . Su imaginación le permitirá realizar aplicaciones más sofisticas, donde por ejemplo, el encendido y apagado de la estufa se realice en función de la hora y de la temperatura ambiente, combinando el circuito y el programa que utilizó para manejar el sensor de temperatura del capítulo anterior ( esto ya no puede hacerse con un temporizador ) . Al fin y al cabo, lo importante no es sustituir un interruptor por un ordenador y apretar una tecla para apagar o encender la estufa, lo importante es realizar un buen control del proceso, dejando que un sistema informático, guiado por

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