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Tutorial: Acondicionamiento de Señales
Transductores Señal Física Acondicionamiento de Señal Computadora Adquisición

Figura 1. El acondicionamiento de señales es un componente importante en un sistema de adquisición de datos

Introducción
Los sistemas de adquisición de datos (DAQ) basados en PC y dispositivos insertables son usados en um amplio rango de aplicaciones enlos laboratorios, en el campo y en el piso de una planta de manufactura. Típicamente, los dispositivos DAQ insertables son instrumentos de propósito general diseñados para medir señales de voltaje. El problema es que la mayoría de los sensores y transductores generan señales que debe acondicionar antes de que un dispositivo DAQ pueda adquirir con precisión la señal. Este procesamiento al frente,conocido como acondicionamiento de señal, incluye funciones como amplificación, filtrado, aislamiento eléctrico y multiplexeo.Es así que la mayoría de los sistemas DAQ basados en PC incluyen algún tipo de acondicionamiento de señal además del dispositivo DAQ y la PC, como lo muestra la Figura 1. Sistemas de switcheo al frente también incrementan la funcionalidad de su sistema de medición yautomatización. Switcheo de propósito general le proporciona control digital de la presencia o ausencia de su señal en el sistema, como la alimentación a un motor. Configuraciones de multiplexores/matríz de relevadores controlan la fuente y ruta de las señales en su sistema o actúan como multiplexores para dispositivos como multímetros digitales (DMMs).

Acondicionamiento de Transductores
Lostransductores son dispositivos que convierten fenómenos físicos como temperatura, carga, presión o luz a señales eléctricas como voltaje y resistencia. Las características de los transductores definen muchos de los requerimientos de acondicionamiento de señales de un sistema DAQ. Termopares o Termocuplas El transductor más utilizado para medir temperatura es el termopar o termocupla. Aunque el termopar eseconómico, resistente y puede operar en un amplio rango de temperatures, el termopar requiere de acondicionamiento de señal especial. Un termopar opera bajo el principio de que una junta de metales no similares genera un voltaje que varía con la temperatura. Además al conectar el cable del termopar al cable que lo conecta al dispositivo de medición se crea una junta termoeléctrica adicionalconocida como junta fría. Entonces el voltaje medido, V MES incluye el voltaje del termopar y los voltajes de junta fría (V CJ) (Vea Figura 2). El método para compensar estos voltajes de junta fría no deseados es conocido como compensación de junta fría. La mayoría de los productos de acondicionamiento de señal de National Instruments compensan las juntas frías usando un sensor adicional, como untermistor o sensor IC. Este sensor es colocado en el conector de señales o bloque terminal para medir la temperatura ambiente en la junta fría directamente. El software después puede calcular la compensación apropiada para los voltajes termoeléctricos indeseados.

National Instruments 1

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Figura 2. La conexión del cable de un termopar al sistema de medición crea una juntatermoeléctrica adicional, llamada junta fría. Esta debe de ser compensada con acondicionamiento de señal.

Sensitividad y ruido son otros factores importantes a considerar cuando se miden termopares. Las salidas de los termopares son muy pequeñas y cambian de 7 a 50µV por cada grado (1 °C) de cambio en temperatura haciendo a las señales muy suseptibles a los efectos de ruido eléctrico. Es por esto quelos acondicionadores de termopares incluyen filtros de ruido paso bajo para suprimir el ruido de 50 y 60 Hz. Además incluyen amplificadores de instrumentación de alta ganancia para aumentar el nivel de la señal. Amplificar la señal del termopar también incrementa la resolución o sensitividad de la medición. Por ejemplo, un típico dispositivo DAQ con un rango de entrada de ADC de ±10 V y una...
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