Acondicionamiento Señal

Acondicionamiento de señales.

Alexander Trujillo Victorio
royushe@gmail.com




RESUMEN: El acondicionamiento de señales convierte su dispositivo de adquisición de datos en un sistema completo y le ayuda a conectarse directamente a un amplio rango de tipos de sensores y señales, desde termopares hasta señales de alto voltaje.


1 1 INTRODUCCIÓN

El acondicionamiento de una señal consiste enla manipulación electrónica de dicha señal, con los dispositivos adecuados, para obtener rangos de voltajes o corrientes adecuados a las características del diseño. El acondicionamiento de señales resulta conveniente al momento de realizar una instrumentación ya que, al tener una señal con rangos de voltaje más amplios, se puede obtener mayor resolución en la medición, además de presentar mayorinmunidad al ruido en el ambiente de la medición. La caracterización de un sensor consiste en el cálculo de la ecuación característica de su comportamiento. Esto se refiere a la ecuación que determina la razón de cambio en la variable de salida, generalmente una variable eléctrica, con respecto a la variable de entrada, generalmente de índole físico; o viceversa, el cálculo de la razón de cambio dela variable de entrada al tener cierta señal de salida. La caracterización de los sensores resulta esencial para la interpolación de valores. Una buena caracterización genera mediciones con un buen nivel de exactitud.

2 MARCO TEORICO

2.1 Acondicionamiento de señales

La señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma adecuada para la siguienteetapa de la operación. La señal puede ser, por ejemplo, demasiado pequeña, y sería necesario amplificarla; podría contener interferencias que eliminar; ser no lineal y requerir su linealización; ser analógica y requerir su digitalización; ser digital y convertirla en analógica; ser un cambio en el valor de la resistencia, y convertirla a un cambio en corriente; consistir en un cambio de voltaje yconvertirla en un cambio de corriente de magnitud adecuada, etcétera. A todas estas modificaciones se les designa en general con el término acondicionamiento de señal. Por ejemplo, la salida de un termopar es un pequeño voltaje de unos cuantos mili volts. Por lo tanto, es necesario utilizar un módulo acondicionador de señal para modificar dicha salida y convertirla en una señal de corriente detamaño adecuado, contar con un medio para rechazar ruido, lograr una linealización, y una compensación por unión fría (es decir, la compensación cuando la unión fría no está a 0 °C).

2.1.1 Interconectándose con un microprocesador

Los dispositivos de entrada y de salida están conectados con un sistema de microprocesador mediante puertos. El término "interfaz" se refiere a un elemento que se usapara interconectar diversos dispositivos y un puerto. Existen así entradas de sensores, interruptores y teclados, y salidas para indicadores y actuadores. La más sencilla de las interfaces podría ser un simple trozo de alambre. En realidad, la interfaz cuenta con acondicionamiento de señal y protección; esta última previene daños en el sistema del microprocesador. Por ejemplo, cuando es necesarioproteger las entradas de voltajes excesivos o de señales de polaridad equívoca.
Los microprocesadores requieren entradas de tipo digital; por ello, cuando un sensor produce una salida analógica, es necesario una conversión de señal analógica a digital. Sin embargo, muchos sensores sólo producen señales muy pequeñas, a veces de unos cuantos mili volts. Este tipo de señales es insuficiente paraconvertirla de analógica a digital en forma directa, por lo que primero se debe amplificar. En las señales digitales también es necesario acondicionar la señal para mejorar su calidad. La interfaz requiere entonces varios elementos.

2.1.2 Procesos del acondicionamiento

Los siguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el acondicionamiento de una señal:
1.    Protección para evitar...