Acondicionamiento de señal

Acondicionamiento de señal
El acondicionamiento de señal previo a la adquisición de los datos supone la linealización de la señal, el filtrado de la misma, la amplificación de la salida eléctrica, etc. Dependiendo del tipo de sensor en uso y de la tecnología del mismo deberemos enfocarnos en una u otra solución. Además de manejar los transductores específicos, los dispositivos delcondicionamiento de señal realizan una variedad de funciones de condicionamiento de fines generales para mejorar la calidad, la flexibilidad, y la confiabilidad de un sistema de medida.
 
Acondicionamiento de señal para diferentes transductores
(Cambian señal analógica a digital)

Los acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido amplio, son los elementos del sistema de medida queofrecen, a partir de la señal de salida de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar. Normalmente, son circuitos electrónicos que ofrecen, entre otras funciones; la amplificación, el Filtrado, la adaptación de impedancias, la modulación, la demodulación.
Si se considera, porejemplo, el caso en que una de las etapas de tratamiento de la señal de medida es digital, si la salida del sensor es analógica, que es lo más frecuente, hará falta un convertidor A/D. Éstos tienen una impedancia de entrada limitada, exigen que la señal aplicada sea continua o de frecuencia de variación lenta, y que su amplitud esté entre unos límites determinados, que no suelen exceder de 10voltios. Todas estas exigencias obligan a interponer un acondicionador de señal entre el sensor, que muchas veces ofrece señales de apenas unos milivoltios, y el convertidor A/D.
La presentación de los resultados puede ser de forma analógica (óptica o acústica) o numérica (óptica). El registro puede ser magnético o sobre papel, e incluso electrónico (memorias eléctricas), y exige siempre que lainformación de entrada esté en forma eléctrica.


Figura 1. Esquema proceso de adquisición y acondicionamiento de señal.

Transductor es "un dispositivo sobre el que actúa potencia desde un sistema y que suministra potencia, usualmente en otra forma a un segundo sistema". Desde el punto de vista de la energía existen dos clases de Transductores, activos y pasivos. Un Transductor pasivo, o autogenerativo es uno que tiene una entrada y una salida (dos puertos de energía). Toda la energía eléctrica de salida, se deriva de la entrada física. Puesto que la salida eléctrica, está limitada por la entrada física, tales Transductores tienden a exhibir un bajo contenido energético de salida. Un Transductor activo tiene una entrada física, una salida eléctrica, y una entrada de excitación eléctrica(i.e. tres puertos de control). Con los Transductores activos existe un grado adicional de libertad, aunque dependan en última instancia de las propiedades fundamentales de los materiales al igual que los transductores pasivos, la excitación puede ser usada para producir un nivel de salida aumentado.
Los transductores son dispositivos que convierten un fenómeno físico, como temperatura, carga,presión o luz a otro. Los transductores más comunes convierten estas características físicas en señales eléctricas como voltaje y resistencia. Las características de los transductores definen muchos de los requerimientos del acondicionamiento de señales necesario en un sistema DAQ.

Sensor
Características Eléctricas
Requerimientos de Acondicionamiento de Señales
Termopar
Salida de bajovoltaje
Baja sensibilidad
Salida no lineal
Sensor de temperatura de referencia (para compensación de unión fría)
Alta amplificación
Linealización
RTD
Baja resistencia (típicamente 100 ohms)
Baja sensibilidad
Salida no lineal
Excitación de corriente
Configuración de 3 o 4 cables
Linealización
Galga extensiométrico
Baja resistencia
Baja sensibilidad
Salida no lineal
Excitación de...