Instrumentación Electrónica

 Los antiguos egipcios utilizaban un sistema de medición basado en partes del cuerpo humano como el codo y la palma. Los antiguos romanos utilizaban el pie como unidad de medida, dividiendo cada pie en 12 pulgadas. En Europa durante la Edad Media se utilizaban diferentes sistemas de medición, basados ​​en la longitud de diversos objetos, como la longitud del brazo de un rey o la pierna de un caballo. Pero como podrás imaginar, esto es un desastre porque cada rey tenía su propia medida y cada reino tenía sus propias unidades que variaban según la muerte de cada rey. En 1790, el gobierno francés creó un sistema decimal donde la unidad base de longitud era el metro y la unidad base de masa era el kilogramo. Este sistema de medición fue adoptado por muchos países y se convirtió en el sistema de medición más utilizado en el mundo. Con la  tecnología moderna, la medición se ha vuelto aún más precisa y confiable. Los instrumentos electrónicos permitieron medir con precisión variables como la temperatura, la presión, la velocidad y la humedad. Las mediciones precisas son importantes en muchas áreas de la ciencia y la tecnología, desde la física y la química hasta la aeronáutica y la biotecnología.

En terminos generales la instrumentacion electronica se puede definir como las técnicas y equipos relacionado con el diseño y construcción de dispositivos físicos que mejoran la percepción de datos, es la técnica que ocupa la medición de cualquier tipo de magnitud física , esta se usa en el control de proceso en entornos industriales donde se relaciona  fuertemente con el control, para comprender su funcionamiento debemos definir ciertos conceptos:

Control

Es el proceso de utilizar instrumentos y sistemas de control para mantener o ajustar una variable en un valor deseado y constante en el tiempo.

El control desempeña un papel crucial en la instrumentación, siendo esencial para asegurar que los sistemas de medición y control funcionen de manera precisa y fiable. Esta tarea consiste en supervisar y ajustar factores como la temperatura, la presión, el flujo y la humedad, con el propósito de asegurar que los procedimientos se desarrollen de acuerdo con los estándares previamente establecidos.

En el ámbito de la instrumentación, el control se materializa mediante el uso de una serie de dispositivos dedicados a la medición y el control, como sensores, transmisores, actuadores y controladores, entre otros. Estos dispositivos desempeñan un papel fundamental al medir diversas variables, procesar la información adquirida y enviar señales de control para regular y mantener las condiciones óptimas.

Sistema de medidas

Un sistema electrónico de medición es un conjunto de dispositivos electrónicos diseñados para medir y registrar de manera precisa diversas magnitudes físicas o eléctricas. Estos sistemas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en campos como la ingeniería, la ciencia, la industria y la investigación para adquirir datos precisos sobre variables importantes.

Un sistema electrónico de medición típico consta de los siguientes componentes:

1. Sensor o Transductor: Este dispositivo convierte la magnitud física que se desea medir en una señal eléctrica. Por ejemplo, un termistor puede convertir la temperatura en una variación de resistencia eléctrica, mientras que un sensor de presión convierte la presión en una señal de voltaje.

2. Amplificador de Señal: En muchos casos, la señal producida por el sensor es débil, por lo que se requiere un amplificador para aumentar su amplitud y hacerla más adecuada para su procesamiento y registro.

3. Unidad de Procesamiento: Esta parte del sistema electrónica se encarga de procesar la señal amplificada y convertirla en una forma utilizable, como una lectura numérica o una representación gráfica.

4. Visualización y Registro: Los sistemas electrónicos de medición suelen tener una pantalla o un dispositivo de registro, como un monitor, un registro impreso o una computadora, donde se muestra la información medida.

5. Control (opcional): En algunos casos, se pueden utilizar componentes de control para ajustar automáticamente el sistema de medición o mantener las condiciones dentro de ciertos parámetros predefinidos.

Estos sistemas se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde medir la temperatura en un termostato doméstico hasta monitorear la presión en una planta de producción química o registrar datos ambientales en una estación meteorológica. La precisión y confiabilidad de los sistemas electrónicos de medición son cruciales en muchas industrias y campos de investigación, ya que la toma de decisiones y la calidad de los resultados dependen en gran medida de la precisión de las mediciones realizadas.

Manejo de datos

Es muy importante conocer y tener en cuenta las diferentes maneras de tratar con datos, es por eso que aqui mostraremos algunas de las que concideramos más importantes:

Captura de la señal: La señal de interés, que puede ser analógica o digital, se captura utilizando sensores, transductores, circuitos de entrada o interfaces adecuadas. Por ejemplo, un sensor de temperatura captura la temperatura ambiente y la convierte en una señal eléctrica.

Acondicionamiento de la señal: En algunos casos, la señal capturada necesita ser acondicionada antes de su procesamiento. Esto puede implicar amplificación, filtrado, conversión de voltaje o cualquier otro proceso necesario para preparar la señal para su posterior análisis.

Digitalización (si es necesario): Si la señal original es analógica y se requiere una representación digital, se utiliza un convertidor analógico-digital (ADC) para transformarla en una serie de valores digitales.

Procesamiento de datos: Los datos obtenidos se procesan utilizando componentes electrónicos, como microcontroladores, microprocesadores o unidades de procesamiento especializadas. Esto puede incluir cálculos, análisis de datos, almacenamiento y, en algunos casos, toma de decisiones.

Almacenamiento o Transmisión: Los datos procesados pueden almacenarse en memoria electrónica, transmitirse a través de una red de comunicaciones o mostrarlos en una pantalla para su visualización.

Análisis y Uso: Los datos obtenidos se utilizan para tomar decisiones, realizar seguimiento, controlar sistemas, generar informes o realizar análisis posteriores, según la aplicación específica.

Errores

La presencia de error constituye un elemento esencial en el contexto de la instrumentación, y es crucial considerarla cuando se lleva a cabo cualquier tipo de medición.

Error absoluto: El error absoluto es una medida cuantitativa de la discrepancia o diferencia numérica entre el valor obtenido mediante una medición y el valor verdadero o teórico de una variable. Se expresa en la misma unidad de medida que la variable que se está midiendo. En otras palabras, el error absoluto indica cuánto se desvía la medición realizada del valor real o esperado, sin considerar la dirección de la desviación. 

Se calcula mediante la fórmula:

Error relativo:

El error relativo es una medida que expresa la discrepancia entre el valor medido y el valor real de una variable en términos proporcionales al valor real. Se utiliza para evaluar la precisión relativa de una medición y se expresa comúnmente como un porcentaje o una fracción. La fórmula general para calcular el error relativo es la siguiente:

El error relativo permite evaluar la calidad de una medición al considerar la magnitud del error en relación con el valor real de la variable. Es especialmente útil cuando se comparan mediciones en diferentes escalas o contextos, ya que proporciona una medida relativa de la precisión en lugar de simplemente una diferencia numérica.