Em sistemas de aquisição de dados, um multiplexador pode ser definido como um circuito ou dispositivo que seleciona e combina múltiplos sinais de entrada em uma única linha de saída.

O sinal gerado pelos transdutores de um sistema de aquisição de dados geralmente não é adequado para processamento direto pela unidade que gera um algoritmo de controle. Normalmente é necessário haver uma etapa de processamento de sinais na qual todas as operações necessárias para transmitir corretamente o sinal são executadas. A medição também implica o armazenamento direto de dados na memória de um processador numérico.

O sinal condicionado normalmente sofre multiplexação por divisão de freqüência (FDM) ou multiplexação por divisão de tempo (TDM). Neste último, a conexão das saídas das diversas cadeias à memória do sistema é sequencial, ou seja, em ordem predeterminada.

Em cada cadeia de medida, os sinais analógicos são transformados em sinais digitais por um conversor analógico-digital (ADC) e depois codificados de acordo com a representação do valor da magnitude e adaptados à amplitude (amplificação programada).

Em processos industriais controlados, geralmente existem dezenas de sensores, portanto não é rentável reservar um sistema dedicado de aquisição de dados – incluindo amplificação, conversão A/D, etc. – para cada sinal. É por isso que a aquisição de dados exige um estágio de multiplexação de sinal na entrada em um único canal de aquisição, que é implementado por meio de dispositivos específicos conhecidos como multiplexadores.

Definição

Um multiplexador é um sistema de múltiplas entradas e apenas uma saída para receber sinais vindos de múltiplas redes de aquisição. O dispositivo transfere todos os sinais de entrada para um microprocessador, que recebe e processa os dados, transmite-os aos dispositivos de saída e controla o sistema como um todo.

Com multiplexação, um sistema de medição é capaz de canalizar sequencialmente múltiplos sinais para um único conversor digital, proporcionando assim um meio de baixo custo para aumentar o número de canais do sistema. Um multiplexador consiste em um conjunto de interruptores e proporciona uma redução significativa de custos, fazendo uso de apenas um conversor A/D para múltiplas entradas. Como tal, um multiplexador pode ser considerado um circuito ou dispositivo que permite compartilhar a capacidade disponível de uma única conexão entre vários canais de transmissão.

Por meio de pinos seletores, uma e apenas uma entrada é permitida a comunicação com a única saída. A unidade de controle escaneia todas as entradas em seqüência e as lê a uma velocidade que respeita o teorema de amostragem do sinal dado.

Em essência, os multiplexadores são utilizados para aumentar a quantidade de dados que podem ser transmitidos através de uma rede com uma determinada largura de banda durante um determinado período de tempo.

Tipos

Existem multiplexadores para sinais digitais e analógicos. Um multiplexador digital tem sinais de entrada digitais provenientes de múltiplas redes de aquisição de dados. O dispositivo transfere esses sinais de entrada para um sistema de processamento, normalmente um microprocessador, que recebe e processa os dados, os transmite para os dispositivos de saída e controla o sistema como um todo. Um multiplexador analógico é um dispositivo que torna possível comutar n canais analógicos em um único canal de saída analógico. Esta comutação é controlada por um sinal digital que codifica o canal de entrada a ser selecionado. Um multiplexador analógico pode ser de uma extremidade ou lidar com entradas diferenciais. Em um multiplexador com ponta única, o dispositivo é configurado para comutar canais analógicos individuais, enquanto um multiplexador diferencial pode ser usado para sinais diferenciais.

G.M. International D2000 Intrinsically Safe Multiplexing System está disponível para aplicações digitais ou de campo de temperatura. Mais especificamente, a série inclui uma unidade gateway (D2050M), placas de expansão de 16 entradas para receber temperaturas de termopares, RTDs, sinais mV ou mA (D2010M, D2011M), uma placa de expansão digital de 32 entradas (D2030M) e repetidores de sinais com saídas de relé SPDT (D2052M) ou com saídas de coletor aberto (D2053M).

Em aplicações típicas, o gateway (D2050M) instalado na zona segura oferece comunicação intrinsecamente segura a 2 fios, fornecendo as placas de E/S (D2010M, D2011M, D2030M) tanto com o sinal como com a potência. Posicionadas perto dos sensores, estas placas de E/S adquirem e transmitem os dados para o gateway, que então envia um sinal de saída fieldbus (Modbus redundante) ou serial (RS232) para um PLC/PLS na zona segura. A economia de custos em cabeamento e placas de E/S de bordo da unidade de controle é substancial, combinada com a otimização do sistema de aquisição de dados.