En los sistemas de adquisición de datos, un multiplexor puede definirse como un circuito o dispositivo que selecciona y combina múltiples señales de entrada en una sola línea de salida.

La señal generada por los transductores de un sistema de adquisición de datos no suele ser apta para ser procesada directamente por la unidad que genera un algoritmo de control. Normalmente se necesita una etapa de procesamiento de la señal en la que se ejecutan todas las operaciones necesarias para transmitir correctamente la señal. La medición también implica el almacenamiento directo de los datos en la memoria de un procesador numérico.

La señal acondicionada suele someterse a multiplexación por división de frecuencia (FDM) o multiplexación por división de tiempo (TDM). En esta última, la conexión de las salidas de las distintas cadenas a la memoria del sistema es secuencial, es decir, en un orden predeterminado.

En cada cadena de medición, las señales analógicas se transforman en señales digitales mediante un convertidor analógico-digital (ADC) y, a continuación, se codifican según la representación del valor de la magnitud y se adaptan al rango de amplitud (amplificación programada).

En los procesos industriales controlados, suele haber decenas de sensores, por lo que no es rentable reservar un sistema dedicado de adquisición de datos -incluyendo la amplificación, la conversión A/D, etc.- para cada señal. Por ello, la adquisición de datos requiere una etapa de multiplexación de señales a la entrada en un único canal de adquisición, que se implementa mediante dispositivos específicos conocidos como multiplexores.

Definición

Un multiplexor es un sistema de múltiples entradas y una sola salida para recibir señales procedentes de múltiples redes de adquisición. El dispositivo transfiere todas las señales de entrada a un microprocesador, que recibe y procesa los datos, los transmite a los dispositivos de salida y controla el sistema en su conjunto.

Con la multiplexación, un sistema de medición es capaz de canalizar secuencialmente múltiples señales a un único convertidor digital, proporcionando así un medio de bajo coste para aumentar el número de canales del sistema. Un multiplexor consiste en un conjunto de conmutadores y proporciona una importante reducción de costes al hacer uso de un solo convertidor A/D para múltiples entradas. Como tal, un multiplexor puede considerarse un circuito o dispositivo que permite compartir la capacidad disponible de una única conexión entre múltiples canales de transmisión.

Por medio de pines selectores, se permite que una y sólo una entrada se comunique con la única salida. La unidad de control explora todas las entradas en secuencia y las lee a una velocidad que respeta el teorema de muestreo para la señal dada.

En esencia, los multiplexores se utilizan para aumentar la cantidad de datos que pueden transmitirse a través de una red con un ancho de banda determinado durante un período de tiempo dado.

Tipos

Hay multiplexores tanto para señales digitales como analógicas. Un multiplexor digital tiene señales de entrada digitales procedentes de múltiples redes de adquisición de datos. El dispositivo transfiere estas señales de entrada a un sistema de procesamiento, normalmente un microprocesador, que recibe y procesa los datos, los transmite a los dispositivos de salida y controla el sistema en su conjunto. Un multiplexor analógico es un dispositivo que permite conmutar n canales analógicos en un único canal de salida analógico. Esta conmutación está controlada por una señal digital que codifica el canal de entrada a seleccionar. Un multiplexor analógico puede ser de un solo extremo o manejar entradas diferenciales. En un multiplexor de un solo extremo, el dispositivo se configura para conmutar canales analógicos individuales, mientras que un multiplexor diferencial puede utilizarse para señales diferenciales.

El sistema de multiplexación de seguridad intrínseca D2000 de G.M. International está disponible para aplicaciones digitales o de campo de temperatura. Más concretamente, la serie incluye una unidad de pasarela (D2050M), tarjetas de expansión de 16 entradas para recibir temperaturas de termopares, RTD, señales de mV o mA (D2010M, D2011M), una tarjeta de expansión digital de 32 entradas (D2030M) y repetidores de señal con salidas de relé SPDT (D2052M) o con salidas de colector abierto (D2053M).

En aplicaciones típicas, la pasarela (D2050M) instalada en la zona segura ofrece una comunicación de seguridad intrínseca de 2 hilos, suministrando a las tarjetas de E/S (D2010M, D2011M, D2030M) tanto la señal como la alimentación. Situadas cerca de los sensores, estas tarjetas de E/S adquieren y transmiten los datos a la pasarela, que a su vez envía una señal de salida de bus de campo (Modbus redundante) o serie (RS232) a un PLC/DCS en la zona segura. El ahorro de costes en el cableado y las tarjetas de E/S a bordo de la unidad de control es sustancial, combinado con la optimización del sistema de adquisición de datos.