Electrónica y Sistemas Embebidos · EMB-126

Sensórica industrial y acondicionamiento de señal

Del sensor al convertidor: 4-20 mA, termopares y galgas medidos con el ruido bajo control.

Bajo demanda Avanzado 7 módulos · 34 clases

Formato asíncrono Ingeniería / Industria Arduino, ESP32

INDUSTRIA40 HARDWARE

Lo que aprenderás

Convertir un lazo de 4-20 mA a tensión con resistencia de precisión y proteger la entrada.
Compensar la unión fría de un termopar y linealizar su curva con tablas o polinomios.
Montar un puente de Wheatstone con galgas y amplificarlo con un amplificador de instrumentación.
Estimar el error total de la cadena sumando offset, ganancia, deriva térmica y ruido.
Reducir interferencias de red y de conmutación con apantallado, masa única y filtro paso bajo.
Calibrar la cadena completa frente a un patrón y documentar la incertidumbre obtenida.

Contenido del curso

7 módulos · 34 clases en vídeo · práctica guiada en cada módulo

Módulo 1 · Cadena de medida y entorno de laboratorio 4 clases

De la magnitud física al número: etapas de la cadena
Instrumentos de trabajo: multímetro, osciloscopio y fuente
Montaje de referencia con Arduino y ESP32
Cómo se documenta una medida y su incertidumbre

Módulo 2 · Lazos de corriente 4-20 mA 5 clases

Por qué la industria transmite en corriente y no en tensión
Transmisores de dos, tres y cuatro hilos
Resistencia de carga y conversión a tensión de entrada
Detección de rotura de lazo y valores fuera de rango
Protección de la entrada con diodos y limitadores

Módulo 3 · Temperatura: termopares y RTD 5 clases

Efecto Seebeck y tipos de termopar habituales
Compensación de unión fría por hardware y por software
Linealización con tablas y con polinomios
RTD Pt100 a dos, tres y cuatro hilos
Autocalentamiento y elección de la corriente de excitación

Módulo 4 · Puentes, galgas y amplificación 5 clases

Puente de Wheatstone: cuarto, medio y puente completo
Galgas extensométricas y factor de galga
Amplificador de instrumentación y ajuste de ganancia
Compensación térmica del puente
Célula de carga: montaje y calibración con pesas patrón

Módulo 5 · Ruido, apantallado y filtrado 5 clases

Fuentes de ruido: red, variadores y conmutación
Masas, bucles de masa y punto único de referencia
Cable apantallado y trenzado: dónde conectar la pantalla
Filtros paso bajo analógicos y su frecuencia de corte
Promediado y filtrado digital sin falsear la dinámica

Módulo 6 · Digitalización y error total 5 clases

Resolución, rango y ruido del convertidor del ESP32
Convertidores externos y referencias de tensión
Muestreo, aliasing y frecuencia mínima
Presupuesto de error de toda la cadena
Deriva térmica y envejecimiento

Módulo 7 · Práctica de cierre: banco de medida multisensor 5 clases

Especificación del banco y magnitudes a medir
Montaje del acondicionamiento de cada canal
Calibración frente a patrón y ajuste de coeficientes
Ensayo con perturbación eléctrica controlada
Informe de medida y criterios de aceptación

Requisitos

Electrónica analógica: divisores, impedancias y amplificadores operacionales en configuraciones básicas.
Programación de Arduino o ESP32 a nivel de lectura de entradas analógicas y comunicación serie.
Multímetro y, si es posible, generador de señal y fuente de alimentación de laboratorio.

Descripción

El sensor marca un valor que no cuadra con el patrón, la lectura baila cuando arranca el motor y nadie sabe si el problema está en el transductor, en el cableado o en el código. En instrumentación industrial la mayor parte de los errores se cometen antes del convertidor analógico digital, en la etapa que casi nunca se documenta. Este curso se ocupa de esa etapa.

Se recorren las familias de sensores habituales en planta y su acondicionamiento: lazos de 4-20 mA, termopares con compensación de unión fría, RTD a tres y cuatro hilos, galgas extensométricas en puente y sensores de efecto Hall. Cada bloque se monta sobre Arduino o ESP32, se mide con multímetro y osciloscopio y se compara la lectura obtenida con la de un patrón conocido.

El resultado es una forma de trabajar aplicable a cualquier magnitud nueva: caracterizar el sensor, diseñar la etapa analógica, acotar el error y solo entonces programar. Es la base para integrar instrumentación fiable en nodos IoT, en adquisición sobre PLC y en los sistemas de supervisión que se construyen en los cursos de conectividad industrial.

¿Para quién es este curso?

Ingeniería de mantenimiento que diagnostica lazos de instrumentación y lecturas dudosas en planta.
Perfiles de automatización que integran sensores de campo en PLC y en nodos de adquisición.
Ingeniería de producto que diseña la etapa analógica antes de escribir una línea de firmware.