Miguel Ángel Pérez García
Mayo de 2026 Páginas: 618
Código 12073 ISBN/EAN: 9791387803087
CONTENIDO:
Este libro constituye una visión de los sistemas de instrumentación electrónica desde una óptica fundamentalmente práctica. Su contenido está enfocado hacia estudios de nivel universitario en cuyo desarrollo científico y/o tecnológico se incluyan aspectos relacionados con los sistemas instrumentales y de medida dentro del contexto electrónico.
El desarrollo se realiza a lo largo de nueve grandes temas que evolucionan desde los aspectos más generales de la instrumentación hasta las soluciones de carácter aplicado y práctico. Así, el libro empieza con un capítulo introductorio (Capítulo 1) en el que se definen las reglas del juego mediante una serie de parámetros que caracterizan cualquier sistema instrumental, parámetros que permiten evaluar el comportamiento estático y dinámico de estos sistemas y que actúan como criterios de comparación y de selección.
A este tema, le siguen tres más sobre el procesamiento de las señales que tratan los problemas de los sistemas reales relacionados con la amplificación (Capítulos 2 y 3) y filtrado (Capítulo 4), bloques básicos de los circuitos de acondicionamiento de cualquier sensor. Dado que lo más habitual es que estas señales acaben en un sistema digital para control y/o monitorización se ha incluido el Tema 5 en el que se presentan los convertidores analógico-digitales, haciendo hincapié en sus características funcionales como etapa final de un sistema instrumental.
Una vez presentados los bloques que podemos necesitar para los circuitos de acondicionamiento de cualquier sensor, los tres temas siguientes (Capítulos 6, 7 y 8) abarcan una amplia representación de los diversos sensores, clasificados desde un punto de vista electrónico (sensores de resistencia, capacidad e inductancia variable y sensores que generan señal de tensión o de corriente), con lo que se unifica el tratamiento posterior de las señales generadas. Esto permitirá al lector saber qué hacer con otros sensores no incluidos en este libro u otros aún no desarrollados por la tecnología, pero que presentarán comportamientos eléctricos similares a los anteriores.
Para finalizar, en el último capítulo se estudian aspectos clave en los sistemas instrumentales, como son los relativos a las interferencias y cómo reducir sus efectos mediante un correcto cableado y con el diseño apropiado de tarjetas de circuito impreso y a las técnicas para enviar las señales de los sensores en entornos reales de uso que minimicen errores y ruido.
El contenido de todos estos temas incluye ejemplos numéricos de aplicación que usan datos reales a lo largo de los 79 ejercicios resueltos, resúmenes que permiten fijar las ideas generales de cada capítulo y baterías de problemas propuestos que el lector puede usar como autoevaluación. En estos se proporcionan pistas para facilitar su realización: apartados relacionados, figuras que hay que manejar y ejemplos resueltos que tocan aspectos similares. Los datos necesarios y los gráficos reales con las soluciones se proporcionan en la correspondiente página web del libro. También se incluyen ejemplos concretos no numéricos en el propio texto y una serie de informaciones relacionadas con el mundo de la Instrumentación Electrónica tales como curiosidades, personajes relevantes y anécdotas diversas que deben contribuir a excitar la curiosidad del lector para que trascienda el contenido de este texto.
IDNICE EXTRACTADO:
Prólogo
Tabla de símbolos
1. Caracterización de sistemas instrumentales
1.1. Definiciones generales, señales y datos
1.2. Caracterización estática
1.2.1. Caracterización determinista de sistemas instrumentales
1.2.2. Aspectos no deterministas de los sistemas instrumentales
1.2.3. Derivas y procesos de calibración
1.3. Caracterización dinámica
1.3.1. Caracterización en el dominio de la frecuencia
1.3.2. Caracterización en el dominio del tiempo
1.4. Incertidumbre y ruido en los sistemas instrumentales
2. Amplificación
2.1. ¿Por qué amplificar?
2.1.1. El amplificador como bloque básico de los sistemas instrumentales
2.1.2. Tipos de amplificadores
2.2. El amplificador operacional ideal
2.2.1. Del desarrollo de Widlar al operacional actual
2.2.2. El concepto de amplificador ideal
2.2.3. Circuitos analógicos con operacionales
2.3. Alimentación de los operacionales
2.3.1. Alimentaciones simples y dobles
2.3.2. Limitaciones de la tensión de salida
2.3.3. Límite para las tensiones de entrada
2.3.4. Efecto de los cambios en la alimentación
2.4. No idealidades de la etapa de entrada
2.4.1. Resistencia e impedancia de entrada
2.4.2. Polarización de la etapa diferencial
2.4.3. Tensión de desviación
2.4.4. Errores producidos en la tensión de salida
2.4.5. Compensación de errores y derivas
2.5. No idealidades de la etapa de entrada
2.5.1. Ganancia diferencial finita
2.5.2. Efecto de la frecuencia
2.5.3. Amplificadores operacionales no compensados en frecuencia
2.5.4. Ganancia de modo común
2.5.5. Efectos de la tolerancia de las resistencias
2.6. Otros efectos sobre la tensión de salida
2.6.1. Resistencia y corriente de salida de los amplificadores operacionales
2.6.2. Slew-rate
2.7. El ruido interno en los amplificadores
2.7.1. Fuentes y orígenes del ruido
2.7.2. Modelo de ruido del operacional
2.7.3. Cálculo del ruido en etapas amplificadoras
2.8. Criterios de selección de operacionales
2.8.1. Alimentación y tipos de señales
2.8.2. Amplificación de señales de continua
2.8.3. Amplificación de señales de alterna
2.8.4. Amplificación de señales mixtas
2.8.5. Límites de uso de amplificadores operacionales
3. Amplificadores integrados
3.1. Amplificadores diferenciales
3.1.1. Entrada y salida diferenciales
3.1.2. Entrada diferencial y salida referida a masa
3.1.3. Amplificadores de instrumentación
3.1.4. Amplificadores programables
3.1.4 Sistemas autorrango
3.2. Amplificadores aislados
3.3. Bloques amplificadores autocompensados
3.3.1. Amplificadores chopper
3.3.2. Sistemas para la compensación de errores
3.4. Amplificadores realimentados en corriente
3.4.1. Funcionamiento de los amplificadores realimentados en corriente (CFA)
3.4.2. Comparación entre los operacionales realimentados en tensión y los CFA
4. Filtros activos
4.1. Generalidades
4.1.1. Tipos de funciones de filtrado
4.1.2. Mejora de la relación señal-ruido
4.2. Diseño de filtros activos con operacionales
4.2.1. Polinomios normalizados
4.2.2. Circuitos para filtros activos
4.2.3. Diseño de filtros activos de paso bajo
4.2.4. Diseño de filtros activos de paso alto
4.2.5. Diseño de filtros activos pasabanda y rechazo de banda
4.3. Filtros universales
Apéndice. Tablas de polinomios normalizados para filtros
5. Conversión analógico/digital
5.1. Conversión A/D en sistemas instrumentales
5.2. Convertidores A/D
5.2.1. Tipos de convertidores
5.2.2. Conexión de convertidores A/D a sistemas digitales
5.3. Características de los convertidores A/D
5.3.1. Resolución y alcance
5.3.2. Errores
5.3.3. Tiempo de conversión
5.4. Tratamiento de datos
5.4.1. Frecuencia de muestreo
5.4.2. Validación de datos y tratamiento de outliers
5.4.3. Filtrado básico estadístico
6. Sensores resistivos
6.1. Nociones básicas de medida de resistencias
6.1.1. Medidas a dos hilos
6.1.2. Medidas a cuatro hilos
6.2. Puente de Wheatstone
6.2.1. De la medida por compensación a la medida por deflexión
6.2.2. Puente de Wheatstone alimentado en tensión
6.2.3. Puente de Wheatstone alimentado en corriente
6.2.4 Amplificación de la salida de un puente de Wheatstone
6.3. Resistencias metálicas dependientes de la temperatura
6.3.1. Principio de funcionamiento
6.3.2. Formas constructivas
6.3.3. Circuitos de acondicionamiento para RTD
6.3.4. Otras aplicaciones de las RTD
6.4. Galgas extensométricas
6.4.1. Principio de funcionamiento
6.4.2. Aplicación a la medida de elongaciones
6.4.3. Celdas de carga
6.4.4. Otras aplicaciones de las galgas extensométricas
6.5. Termistores
6.5.1. NTC
6.5.2. LDR
6.6. Otros sensores resistivos
6.6.1. Sensores potenciométricos
6.6.2. La resistencia, una variable muy flexible
7. Sensores Capacitivos e Inductivos
7.1. Medidas de amplitud
7.1.1 Puentes para medida de capacidades
7.1.2 Algunos ejemplos de medidas con condensadores
7.1.3 Condensadores diferenciales
7.1.4 Medidas de inductancia
7.1.5 Sensores de inductancia mutua
7.2. Medidas de fase
7.3. Medida general de impedancias
7.3.1 Medida de impedancias a cuatro hilos
7.3.2 Modelos de impedancia
8. Sensores generadores de señal
8.1. Conceptos generales
8.1.1. Problemática de los sensores generadores de señal
8.1.2. Amplificación de tensión, de corriente y de carga
8.1.3. El concepto del harvesting
8.2. Termopares
8.2.1. Principios de funcionamiento
8.2.2. Leyes de los termopares
8.2.3. Tipos de termopares
8.2.4. Curvas de calibración
8.2.5. Circuitos para la medida de temperatura
8.2.6. Efectos parásitos debidos a termopares
8.2.7. Celdas Peltier y termogeneradores
8.3. Sensores piezoeléctricos
8.3.1. El efecto piezoeléctrico
8.3.2. Modelo de un sensor piezoeléctrico. Zonas de uso
8.3.3. Aplicación en la medida de fuerzas vibratorias
8.3.4. Aplicación en resonancia. Sensores de ultrasonidos
8.4. Sensores optoelectrónicos
8.4.1. Fotodiodos
8.4.2. Características de los fotodiodos
8.4.3. Curvas y modelo del fotodiodo
8.4.4. Circuitos de acondicionamiento para fotodiodos
8.4.5. Tubos fotomultiplicadores
8.4.6. Sensores piroeléctricos
8.4.7. Medida de variables mediante luz
8.5. Sensores de imagen
8.5.1. El concepto de imagen
8.5.2. Sensores de imagen de estado sólido
8.5.3. Mejoras en los sensores de imagen
8.5.4. Aplicaciones
8.6. Sensores de efecto Hall
8.6.1. El efecto Hall
8.6.2. Dispositivos de efecto Hall analógicos y digitales
8.6.3. Medida de variables eléctricas
8.6.4. Medida de velocidad
9. Atenuación e interferencias
9.1. Conceptos generales
9.1.1. Atenuación
9.1.2. Fuentes y acoplamiento de interferencias
9.2. Atenuación de señales analógicas
9.3. Interferencias: acoplamiento conductivo
9.3.1. Impedancia entre líneas
9.3.2. Impedancia compartida
9.4. Interferencias: acoplamiento no conductivo
9.4.1. Campo cercano y campo lejano
9.4.2. Campo cercano: acoplamiento capacitivo
9.4.3. Campo cercano: acoplamiento inductivo
9.4.4. Modelo general de ruido por campo cercano
9.5. Interferencias de campo lejano
9.6. Protección de entradas
Bibliografía
