MODULO DE ADQUISICION DE DATOS DE BAJO CONSUMO POLIVALENTE.

Módulo de adquisición de datos de bajo consumo polivalente.

El dispositivo para la adquisición de datos comprende medios capaces de recibir señales procedentes de al menos un dispositivo de medida y al menos dos tipos diferentes,

medios capaces de almacenar datos relacionados con dichas señales, al menos un microcontrolador, medios capaces de establecer una comunicación entre dicho dispositivo y otros dispositivos externos al mismo, medios de alimentación. Por su parte, el método para la adquisición de datos comprende las etapas de provisión de un dispositivo para la adquisición de datos como el de la invención y la configuración del dispositivo e inicio de la adquisición de datos, seleccionando, dependiendo del tipo de señal o señales a adquirir, el canal de dicho dispositivo a través del cual se va a recibir dicha señal o señales

Módulo de adquisición de datos de bajo consumo polivalente.

Campo técnico

La presente invención se refiere, de modo general, a un dispositivo y a un método para la adquisición de datos relacionados con uno o varios parámetros que son detectados por medio de diversos aparatos de medida, tales como transductores. Estos medidores captan los parámetros relacionados con los procesos de interés y son capaces de suministrar señales analógicas o digitales a dicho dispositivo, que, a su vez, se encargará de tratar dichas señales y almacenar los datos correspondientes a dichos procesos o, según las necesidades, de ponerlos a disposición de los usuarios en puntos remotos al lugar donde dichos datos son captados o medidos.

La presente invención se refiere, de forma más particular, a un módulo de adquisición de datos de bajo consumo polivalente, gracias al cual se consiguen notables mejoras en relación a los conocidos como módulos remotos de adquisición. La mejora sustancial reside tanto en el bajo consumo de nuestro módulo a pleno rendimiento frente a otros de similares características, como la polivalencia de poder adquirir diferentes tipos de señal, lo que le proporciona una mayor versatilidad a la hora de elegir un uso.

Antecedentes de la invención

Son conocidos en el estado de la técnica módulos de adquisición de datos que consisten en proporcionar medios capaces de recibir una señal procedente de un aparato de medida, medios capaces de almacenar datos relacionados con dichas señales, un microcontrolador y medios capaces de establecer una comunicación entre dicho dispositivo y otros dispositivos externos al mismo.

La utilización de los diferentes módulos de adquisición de datos conocidos hasta ahora, en variados entornos, está condicionada mayormente por dos factores. Como primer factor podemos nombrar el tipo de señales con las que trabajamos, y como segundo, el consumo del mismo. Para el primer factor, cada fabricante dispone de diferentes modelos, mientras que para los consumos, dentro de cada gama, no hay muchas diferencias.

Uno de los problemas que presentan los módulos de adquisición de datos conocidos es la limitación a un tipo determinado de señales, de forma que para realizar la adquisición de varios tipos de señales se necesitan otros tantos módulos, que necesitan ser interconectados de forma eficiente y también ser alimentados.

Tener la posibilidad de tratar distintos tipos de señales con un mismo módulo facilita y economiza la instrumentación de una zona de estudio. Este dato incide en el segundo factor ya que si para adquirir diferentes tipos de señales necesitamos diferentes módulos, y cada uno aporta un consumo, éste será determinante cuando el emplazamiento del módulo de adquisición no sea ideal. Entendiendo como ideal un lugar en el que se tenga un aporte de energía inagotable (por ejemplo una red eléctrica).

Sin embargo, para su utilización en lugares donde el aporte de energía puede determinar el tiempo de estudio, el consumo es un problema, que se multiplica según el número de módulos necesarios.

Basándonos en experiencias anteriores, hemos podido comprobar la importancia de un sistema de bajo consumo, capaz de adquirir diferentes tipos de señales pudiendo así trabajar en zonas remotas o en lugares donde se producen cortes del suministro eléctrico de forma ininterrumpida, con el único aporte de una energía renovable, como por ejemplo el sol.

Sumario de la invención

Con objeto de solucionar el problema técnico mencionado anteriormente así como otros que se mencionarán más adelante cuando hablemos de las ventajas de la misma, la presente invención prevé, en un primer aspecto, un dispositivo para la adquisición de datos que comprende:

- medios capaces de recibir señales procedentes de al menos un dispositivo de medida;

- medios capaces de almacenar datos relacionados con dichas señales;

- al menos un microcontrolador;

- medios capaces de establecer una comunicación entre dicho dispositivo y otros dispositivos externos al mismo; y

- medios de alimentación;

- donde dichos medios capaces de recibir señales consisten en medios capaces de recibir señales de al menos dos tipos diferentes.

De forma ventajosa, dichos medios de alimentación son capaces de recibir un amplio rango de alimentaciones de entrada y de acondicionarlas al valor necesario para el correcto funcionamiento interno de dicho dispositivo y consisten en un circuito de conmutación capaz de controlar la alimentación de dicho dispositivo aportando una tensión estable a partir de un amplio rango de tensiones de entrada. Dicha tensión estable puede ser de 5 VDC y dicho rango de entrada puede variar entre 9 VDC y 32 VDC, preferiblemente entre 10 VDC y 30 VDC.

Ventajosamente, dichos medios capaces de recibir señales incluyen al menos un conversor analógico-digital, que puede estar integrado en dicho microcontrolador o ser un circuito externo e independiente a dicho microcontrolador. Preferiblemente, se trata de un circuito integrado AD7715.

En un modo de realización de la invención, dichos medios capaces de recibir señales incluyen al menos una entrada analógica diferencial de 16 bits pudiendo formar parte de dicho conversor analógico-digital que incluye, además, un amplificador de ganancia programable.

Opcionalmente, dichos medios capaces de recibir señales incluyen medios capaces de registrar señales consistentes en pulsos, utilizando, por ejemplo un circuito temporizador, que puede ser un circuito integrado LM555.

De forma ventajosa, dichos medios capaces de recibir señales incluyen una pluralidad de entradas analógicas, preferiblemente 5, que pueden presentar una resolución de 10 bits y un rango de entrada de 0 a 5 V.

Opcionalmente, dichos medios capaces de almacenar datos consisten en una memoria flash interna al microcontrolador o en una memoria EEPROM.

Ventajosamente, dichos medios capaces de establecer una comunicación incluyen al menos un puerto RS-485 que es capaz de establecer una comunicación por 2 hilos soportando una pluralidad de velocidades de transmisión o bien incluyen al menos un puerto RS-232 que es capaz de establecer una comunicación por 3 hilos soportando una pluralidad de velocidades de transmisión. Asimismo, pueden estar configurados para permitir tanto la posibilidad de conexión directa a un ordenador como formar parte de una red de módulos de adquisición de datos junto con otros dispositivos similares.

Opcionalmente dicho microcontrolador presenta arquitectura RISC y consiste en un circuito integrado PIC16F876.

La presente invención incorpora, en un segundo aspecto, un método para la adquisición de datos, que comprende las siguientes etapas:

- provisión de un dispositivo según descrito más arriba;

- configuración del dispositivo e

- inicio de la adquisición de datos;

- dicha etapa de configuración del dispositivo incluyendo seleccionar, dependiendo del tipo de señal o señales a adquirir, el canal de dicho dispositivo a través del cual se va a recibir dicha señal o señales.

Ventajosamente, el método incluye la etapa adicional de mostrar el valor o valores adquiridos en el canal seleccionado.

Ventajosamente, el método comprende la etapa adicional de almacenar el valor o valores adquiridos en dichos medios capaces de almacenar datos.

Ventajosamente, el método comprende la etapa adicional de seleccionar la velocidad del puerto de comunicaciones de dicho dispositivo.

Ventajosamente, el método comprende la etapa adicional de seleccionar el tiempo de adquisición del canal previamente seleccionado.

Ventajosamente, el método comprende la etapa adicional de realizar funciones de mantenimiento a dichos medios capaces de almacenar datos, preferiblemente a una memoria EEPROM.

Ventajosamente, el método comprende etapas adicionales que consisten en iniciar la comunicación, detenerla, seleccionar un dispositivo dentro de una red, salir de la aplicación y/o cambiar los parámetros de dicho dispositivo seleccionado.

Opcionalmente, dicha etapa de inicio de adquisición de datos incluye las etapas de recibir datos desde un dispositivo de medida, representar dichos datos por medio de señales eléctricas digitales y almacenar dichas señales, y pueden ser realizadas por un microcontrolador.

Por último, la presente invención también...

1. Dispositivo para la adquisición de datos que comprende:

a) medios para recibir señales procedentes de al menos un dispositivo de medida;

b) medios para almacenar datos relacionados con dichas señales;

c) al menos un microcontrolador;

d) medios para establecer una comunicación entre dicho dispositivo y otros dispositivos externos al mismo y

e) medios de alimentación;

caracterizado porque:

f) dichos medios para recibir señales admiten señales de tipo analógico o de tipo pulso.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de alimentación reciben un rango de alimentaciones de entrada variable entre 9 VDC y 32 VDC y además las acondicionan a un valor estable de tensión.

3. Dispositivo según la reivindicación 2 caracterizado porque los medios de alimentación comprenden un circuito de conmutación.

4. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado porque el circuito de conmutación aporta un valor estable de tensión de 5 VDC a partir de un rango de alimentaciones de entrada variable entre 10 VDC y 30 VDC.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios para recibir señales incluyen al menos un conversor analógico-digital.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el conversor analógico-digital está integrado en el microcontrolador.

7. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el conversor analógico-digital es un circuito externo e independiente al microcontrolador.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el conversor analógico-digital externo es un circuito integrado AD7715.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los medios para recibir señales incluyen al menos una entrada analógica diferencial de 16 bits.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el conversor analógico-digital incluye la entrada analógica diferencial de 16 bits y un amplificador de ganancia programable.

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los medios para registrar pulsos incluyen un circuito temporizador.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el circuito temporizador es un circuito integrado LM555.

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los medios para recibir señales incluyen una pluralidad de entradas analógicas.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque las entradas analógicas son 5 y además presentan una resolución de 10 bits y un rango de entrada variable de 0 a 5 V.

15. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque los medios para almacenar datos consisten en una memoria flash interna al microcontrolador.

16. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque los medios para almacenar datos consisten en una memoria EEPROM.

17. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque los medios para establecer una comunicación incluyen al menos un puerto RS-485 para establecer una comunicación por 2 hilos y además soportan una pluralidad de velocidades de transmisión.

18. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque los medios para establecer una comunicación incluyen al menos un puerto RS-232 para establecer una comunicación por 3 hilos y además soportan una pluralidad de velocidades de transmisión.

19. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque los medios para establecer una comunicación están configurados para permitir la conexión directa a un ordenador y la conexión e integración a una red de adquisición de datos junto con otros dispositivos similares.

20. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el microcontrolador presenta arquitectura RISC y consiste. en un circuito integrado PIC16F876.

21. Método para la adquisición de datos, que comprende las siguientes etapas:

a) provisión de un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20;

b) configuración del dispositivo e

c) inicio de la adquisición de datos;

d) registro de al menos un valor adquirido por los medios para almacenar datos comprendidos en el dispositivo,

caracterizado porque la etapa de configuración del dispositivo incluye seleccionar, dependiendo del tipo de señal o señales a adquirir, el canal del dispositivo a través del cual se va a recibir dicha señal o señales.

22. Método según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende la etapa adicional de mostrar el valor o valores adquiridos en el canal seleccionado.

23. Método según las reivindicaciones 21 ó 22, caracterizado porque comprende la etapa adicional de seleccionar la velocidad del puerto de comunicaciones de dicho dispositivo.

24. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque comprende la etapa adicional de seleccionar el tiempo de adquisición del canal previamente seleccionado.

25. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque comprende la etapa adicional de realizar funciones de mantenimiento a los medios para almacenar datos.

26. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, caracterizado porque comprende etapas adicionales que consisten en iniciar la comunicación, detenerla, seleccionar un dispositivo dentro de una red y/o cambiar los parámetros de dicho dispositivo seleccionado.

27. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, caracterizado porque dicha etapa de inicio de adquisición de datos incluye las etapas de recibir datos desde un dispositivo de medida, representar dichos datos por medio de señales eléctricas digitales y almacenar dichas señales.

28. Método según la reivindicación 27, caracterizado porque dichas etapas son realizadas por un microcontrolador.

29. Programa de ordenador que incluye medios codificados adaptados para llevar a cabo cada uno de los pasos del método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 28.

30. Medio legible por ordenador en el cual se almacenan medios codificados adaptados para llevar a cabo cada uno de los pasos del método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 28.