Los transmisores digitales digitalizan la señal análoga medida y utilizan un microprocesador. La señal analógica al ingresar al transmisor es digitalizada con un ADC. Debido al tiempo necesario para cuantificar una señal, los instrumentos digitales no realizan una medición continua, sólo se toman muestras (samples) de la señal. A continuación veremos una clasificación de los transmisores digitales.
Figura 5 Conversión Analógica / Digital
TRANSMISOR "INTELLIGENT"
Al poseer un microprocesador realiza funciones que no hacen los analógicos: linealiza, compensa en función de otra variable medida o algoritmos y otras.
Figura 6 Señales de Entrada y Salida de un Transmisor "Intelligent" o de un "Smart"
TRANSMISOR "SMART"
Su salida es analógica de 4 a 20 mA, y se puede comunicar con un "hand-held" usando modulación en la salida.
Conexión de Transmisor "Smart"
TRANSMISOR DIGITAL
Totalmente digital, inclusive la salida. Aunque puede: tener salida analógica de 4 a 20 mA. Los instrumentos "fieldbus" (de campo) son de este tipo.
Diferencias entre los transmisores digitales y analógicos
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• Los componentes electrónicos son diferentes: En un instrumento analógico se utilizan circuitos lineales como los OPAMP's. En los instrumentos digitales se utiliza microprocesador, convertidores ADC, y DAC si se disponen de salidas analógicas.
• La señal de salida analógica es generada en forma distinta. En un instrumento digital proviene de un DAC.
Ventajas de los transmisores digitales
• Son flexibles en sus funciones: disponen de más funciones, por la facilidad de la manipulación de números por un microprocesador. Las funciones pueden ser modificadas o ampliadas cambiando el firmware.
• La salida analógica de 4 a 20 mA es independiente del circuito de medida, su rango puede ser distinto al del instrumento.
• La calibración y Idealización son realizados digitalmente.
• La idealización puede caracterizarse para ecualización de un sensor en particular.
• Las técnicas digitales de acondicionamiento son más poderosas.
• Compensa del drift del sensor con la ayuda de un sensor de temperatura.
• Mayor exactitud.
• Mayor rangeabilidad.
• Autodiagnóstico.
• Capacidad de comunicación, como en los instrumentos smart y digitales.
En la siguiente figura se puede apreciar la independencia del circuito de medida y el circuito de salida, los ajustes se hacen de forma independiente.
Figura 9 Arquitectura de un Transmisor Digital
Algunas ventajas de los transmisores analógicos
Trabajan en tiempo real. En los instrumentos digitales se toman muestras en el orden de 2 a 20 muestra/s (sean time: 50 ms a 500 ms). Por lo tanto, en procesos muy rápidos no se pueden utilizar instrumentos digitales, se deben usar analógicos.
Desventajas de los Transmisores analógicos
• Necesita recalibración para cambiar el rango de medición, y es necesario experiencia.
• Se necesita retirar el instrumento de la línea para calibrar.
• Los componentes, como los potenciómetros, experimentan "drift".
• La Idealización es fija para un solo tipo de sensor.
Las siguientes tablas comparan un transmisor analógico y uno digital, y un transmisor analógico y un "Smart".
Transmisor | Analógico | Digital |
Exactitud | 0,25 % a 1 % | 0,02 % a 0,1 % |
Tabla 2 Exactitud de Transmisores
Característica | Análogo | Smart |
Rango: | 0-5/30 0-25/150 0-125/750 | 0-.83/25 "H20 0-8,3/250 0-33,3/1000 |
Exactitud: Linealidad: Histéresis | ±0,2 % span ±0,1 % span±0,5 % span | ±0,1 % span, incluye histéresis,linealidad y repetibilidad |
Estabilidad: | ±0,2 % URL - 6 meses | ±0,1 % URL-12 meses |
Tabla 3 Comparación de yn Transmisor de presión Análogo y uno "Smart"
Los instrumentos de tiempo real
Los instrumentos analógicos trabajan en tiempo real. Los instrumentos digitales se considera que trabajan en tiempo real si "sean time" es mucho menor que las constantes de retardo del proceso controlado. El instrumento digital tiene tiempos muertos introducidos por el ADC y por el tiempo de ejecución del programa del microprocesador.
La transmisión digital agrega más tiempo muerto, por ser comunicación serial, y de acuerdo a la eficiencia del protocolo entre el transmisor y receptor. En la siguiente tabla se muestra una comparación de tiempos muertos en lazos con distintos tipos de transmisores:
Lazo | A | B | C |
Tipo de transmisor | Análogo | Smart(Rosemount) | Digital (fieldbus) |
Razón de actualización (Actualizaciones/ s) | 5,5 | 2,7 | |
Tiempo muerto del transmisor (ms) | 20 | 400 | 700 |
Tiempo muerto del controlador (ms) | 250 | 250 | 250 |
Otros tiemposmuertos (ms) | 480 | 480 | 480 |
Tiempo muerto total (ms) | 750 | 1130 | 1680 |
Tabla 4 Tiempos Muertos de Transmisores
