acondicionamiento de señales

Departamento de Diseño Mecánico
Instrumentación Industrial

Acondicionamiento de señal

NOTA: En general la señal de salida de un sensor se debe adecuar para la siguiente
etapa.
- La señal puede ser demasiado pequeña y se debería amplificar,
- La señal puede presentar interferencias o ruidos que se deben eliminar,
- La señal puede ser no lineal y requerir una linealización,
- La señalpuede ser analógica y requerir su digitalización,
- La señal puede ser digital y necesitar convertirse en analógica,
- La señal puede ser un cambio en el valor de una resistencia y convertirse en una
variación de voltaje o corriente,
- La señal puede ser una variación de voltaje y requerir una variación de corriente
de valor adecuado, etc.
A todas estas modificaciones se les designa engeneral acondicionamiento de señal;
pudiendo definir como:
Acondicionador de señal: elemento o elementos de un sistema de medida o control que
procesan la señal procedente de un transductor tanto para adecuarla a un nuevo formato,
como para mejorar su calidad.

Ejemplo: la salida de una termocupla es un voltaje del orden de los milivoltios, será
necesario utilizar un módulo acondicionador paraadecuar la salida y convertirla en una
señal de corriente de 0-20 mA, además de rechazar el ruido, linealizar y compensar por
unión fría (unión fría a una temperatura distinta a 0 ºC).

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Procesos de acondicionamiento de señales
Algunos de los procesos de acondicionamiento de señal son:
•

Protección para evitar daños a lasiguiente etapa debidos a sobretensiones,
sobrecorrientes o inversión de polaridades. Aislamiento galvánico, pudiéndose
utilizar para esto transformadores o enlaces ópticos (opto-acopladores,
fotodiodo-fototransistor, fibra óptica).

•

Adecuación de la señal para la siguiente etapa, conversión corriente/presión,
conversión tensión/corriente, conversión corriente/tensión, conversióntensión/frecuencia, puente de Wheatstone, para tener en la salida un voltaje
proporcional, etc.

•

Nivel adecuado de la señal, por medio de la amplificación y adaptación de
impedancias.

•

Eliminación o reducción de ruidos o interferencias, por medio de filtros o
apantallamiento electromagnético.

•

Linealización de la señal, caso típico la señal que producen, por ejemplo,
algunos sensoresde caudal.

Transmisión de señal
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•
•

Señal de tensión (mayor sensibilidad al ruido); 0-10 Vcc, 1-5 Vcc.
Por bucle de corriente (ventaja frente al ruido); 4-20 mA.
Señal neumática; 3-15 psi.
Señales ópticas, por medio de fibras ópticas.

Tipo de señal de salida
•

Analógica.

•

Digital:

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ELEMENTOS EMPLEADOSPARA EL ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES

EL Amplificador Operacional (AO)
Es un amplificador de alta ganancia, típicamente de más de 5000 en lazo abierto.
Consta de:
•
•
•
•

Dos entradas: entrada inversora (-) y entrada no inversora (+).
Una salida
Alimentación de voltaje positivo y voltaje negativo
Dos conexiones para la compensación de offset (comportamiento no ideal).

Terminalesdel AO 741.

Características del AO ideal
•
•
•
•
•

-

A=∞
V1-V2 = 0
Rd = ∞ ( más correctamente Impedancia a la
entrada )
R0 = 0 ( Impedancia a la salida)
Ancho de banda = ∞

Para que el AO esté en zona lineal: V1 = V2 por ser la ganancia A=∞
No fluye corriente hacia el interior del AO por ninguna de sus terminales.

Departamento de Diseño Mecánico
Instrumentación IndustrialConfiguraciones de los AO
-

Pueden ser manipulados en lazo abierto, presentando ganancias típicas de 5000 o
más,
En lazo cerrado en donde la ganancia estará definida por los elementos externos
que se le conecten.

En las siguientes figuras se pueden observar los dos tipos de configuraciones:

a. Lazo Abierto.
A= 106, está dada por el fabricante.
Se usa principalmente en la...