Oct 282013

 
SAIs de regleta, torre pequeña y para rack informático.

SAIs de regleta, torre pequeña y para rack informático.

Un SAI (sistema de alimentación ininterrumpida) o también llamado UPS (Uninterruptable Power Supply) es un aparato que permite mantener la alimentación eléctrica mediante baterías cuando falla el suministro de la compañía eléctrica, o si se produce una anomalía (por ejemplo, una sobre tensión o disminución del voltaje). Sirven para proteger por tanto los dispositivos que tienen conectados y mantenerlos en funcionamiento ante cortes breves del suministro eléctrico. Según su forma de funcionamiento se distinguen tres tipos de SAI ó UPS:

  1. Off-line: la alimentación viene de la red eléctrica y en caso de fallo de suministro el dispositivo empieza a generar su propia alimentación. Debido a que no son activos, hay un pequeño tiempo en el que no hay suministro eléctrico. Generan una forma de onda que no es sinusoidal, por lo que no son adecuados para proteger dispositivos delicados o sensibles a la forma de onda de su alimentación. Su uso más común es en la protección de dispositivos domésticos como ordenadores, monitores, televisores, etc.
  2. In-line: también conocido como de “línea interactiva”. Es similar al Off-line, pero dispone de filtros activos que estabilizan la tensión de entrada. Sólo en caso de fallo de tensión o anomalía grave empiezan a generar su propia alimentación. Al igual que los SAI de tipo Off-line tienen un pequeño tiempo de conmutación en el que no hay suministro eléctrico. Generan una forma de onda pseudo-sinusoidal o sinusoidal de mayor calidad que los SAI Off-line. Su uso más común es en la protección de dispositivos en pequeños comercios o empresas, tales como ordenadores, monitores, servidores, cámaras de seguridad y vídeo grabadores, etc…
  3. On-line: es el más completo de todos en cuanto a prestaciones. El dispositivo genera una alimentación limpia con una onda sinusoidal perfecta en todo momento a partir de sus baterías. Las baterías se cargan al mismo tiempo que se genera la alimentación. Por tanto, en caso de fallo o anomalía en el suministro los dispositivos protegidos no se ven afectados en ningún momento porque no hay un tiempo de conmutación. Su principal inconveniente es que las baterías están constantemente trabajando, por lo que deben sustituirse con más frecuencia. Su uso más común es en la protección de dispositivos delicados o de mucho valor en empresas, tales como servidores, electrónica de red, ordenadores de monitorización, vídeo grabadores y cámaras de seguridad, etc…
Conexiones de un SAI.

Conexiones de un SAI.

Aparte del modo de funcionamiento los SAI o UPS poseen otras características que los diferencian:

Los SAI pueden disponer de dos conectores RJ11 (clavija telefonica) o dos RJ45 (clavija de datos o red) que son usados para proteger los equipos conectados a una línea telefónica o linea de datos.

Del mismo modo, la mayoría de los SAI tienen una salida RS-232, USB o RJ45 para conectarlos a un ordenador que sirve para comunicar el estado del SAI y de auto apagarse en caso de que tras un fallo de suministro prolongado, el ordenador vaya a quedarse sin alimentación. Esta función es muy útil en servidores empresariales donde un fallo eléctrico necesita ser tratado automáticamente.

La potencia de un SAI o UPS  nos la pueden dar en watts o vatios (W) que es la potencia activa o eficaz consumida por el sistema, o también en volt-amperio (VA) que es la potencia aparente. Si conocemos VA para obtener W se multiplica VA x 1,4 para dar un margen por el pico de corriente que se da al arrancar los equipos.
Fórmulas y equivalencias para trabajar en corriente alterna.

En los SAIs de gran tamaño que proporcionan corriente en los centros de proceso de datos la alimentación suele estar respaldada por un grupo electrógeno que entra en servicio cuando la alimentación de la compañía eléctrica falla dando mas autonomía al SAI. La alimentación es trifásica cuando se trabaja con potencias elevadas.

Baterías usadas en SAIs

Baterías usadas en SAIs

Control del SAI por ordenador.

Control del SAI por ordenador.

 

 

 



Ago 312013

 

Muchos microcontroladores o PIC tienen un periférico llamado Conversor Análogico Digital, también es conocido como ADC por las siglas de su nombre en inglés, Analog to Digital Converter. Este dispositivo sumamente útil convierte un voltaje análogico, ésto es un cierto nivel de voltaje común y corriente, en un número binario que puede ser manipulado en un programa.

Debido a que muchos sensores entregan los valores que leen como voltajes análogicos el uso de conversores análogicos digital es algo muy común, por no mencionar el hecho que vivimos en un mundo analógico y es nuestra lógica digital la que constituye una abstracción que nos permite manipular información obtenida muchas veces por ADCs.

Si por ejemplo se quiere saber el valor de un nivel leído por un sensor, primero debe buscarse la relación entre la lectura y el voltaje entregado por el sensor en el datasheet del mismo, luego este voltaje análogico debe ser convertido a bits usando el conversor análogico digital, pero para saber que valor de voltaje significa este número binario debemos hacer un pequeño cálculo para convertir este número binario en un voltaje.

Como se calcula el valor analógico

Para realizar el cálculo del que hemos hablado primero debemos conocer dos números que dependen de cómo estemos haciendo nuestro circuito, éstos son el voltaje a que corre el sistema, normalmente 3.3V o 5V y el rango de valores que puede entregar nuestro conversor, esta última cantidad es algo mas extraña, pero es simple de comprender si vamos a la naturaleza de un número binario: Si se tiene por ejemplo un número binario de 4 bits, se ve que puede tener por cada dígito dos valores, luego como son 4 dígitos el número total de valores será:

2 * 2 * 2 * 2 = 24

Puede verse que esto sirve para cualquier número binario, por lo que si se tiene un conversor de, por ejemplo 8 bits, se podrán representar 256 valores distintos (2 elevado a 8).

Ahora que comprendemos las cantidades que necesitamos, sabemos también que son sumamente fáciles de obtener y podremos calcular de manera simple el voltaje medido usando la ecuación que describe el funcionamiento de un conversor análogico digital.

Nbinario = (Vanalógico * Tvalores) / Vsistema

En esta ecuación Nbinario es el número binario que puede ser leído del conversor, Vanalogo es el voltaje análogico existente en el pin de entrada al conversor, Tvalores el total rango de valores que se puede representar con el conversor y Vsistema es el voltaje de funcionamiento del circuito. Si por ejemplo queremos saber la relación para un sistema corriendo a 5V y con un conversor digital-análogico de 8 bits, tendremos:

Nbinario = (Vanalógico * 256) / 5000

¿Porqué utilizamos 5000 en lugar de 5 en el voltaje de operación? Porque es mejor expresar el voltaje en milivolts, de esta manera los voltajes leídos serán números enteros con una buena precisión.

Veamos finalmente como obtener el voltaje análogo leído si se tiene la lectura del número binario entregado por el conversor, para ello primero recordamos que un número binario puede ser visto también como un número decimal, entonces lo ocuparemos de esta manera para evitarnos enredos innecesarios. Además debemos “dar vuelta” nuestra ecuación para expresar el voltaje análogico en función del número binario leído. Con ello la ecuación queda:

Vanalógico = (Vsistema * Nbinario) / Tvalores

Supongamos entonces que nuestro conversor anterior nos entrega un valor de 148, se tendrá entonces que el voltaje análogico existente en ese momento en el pin de entrada es:

Vanalógico = (Vsistema * Nbinario) / Tvalores = (5000 * 148) / 256 = 2890.625 V

Como nota final notemos que el voltaje resultó fraccionario y de hecho es mas cercano a 2891, pero nosotros lo truncamos a 2890. Esto se ha hecho deliberadamente para recordar que la aritmética entera de los computadores siempre trunca un número, no lo redondea.

ADC0804 pins

ADC0804 pins

En los microcontroladores o microprocesadores que no disponen de un convertidor analógico/digital pero si disponen de un bus de datos exterior, se puede usar el ADC0804, un circuito integrado que nos ofrece un convertidor de 8 bits y un tiempo de acceso de unos 135 nS.

Este convertidor es de los mas usados para aplicaciones de conversión analógica a digital.