Las celadas de carga y su acondicionamiento de señal

Las Celdas de Carga y su Acondicionamiento de Señal
Fabricio Trujillo 20 de septiembre de 2010
Departamento de Ciencias Exactas, Escuela Politécnica del Ejército Sede Latacunga, Marquez de Maenza S/N Latacunga, Ecuador, email: ftrujillo2004@yahoo.es

Resumen
En la adquisición de datos para el monitoreo de muchos fenómenos en los que se involucran sensores de toda índole para ser digitalizadoy que estos datos tengan sentido se necesita acondicionar la señal para este efecto. En el acondicionamiento de señal podemos encontrar varias etapas, aunque no todas están siempre presentes: Amplificación, filtrado, multiplexado, aislamiento, linealización. El siguiente trabajo nos da una mirada a como se deben acondicionar las señales para poder introducirlas en diferentes dispositivoselectrónicos para realizar el control automático en la industria.

Figura 1: Esquema básico de medición

2.

AMPLIFICACIÓN

Es el tipo más común de acondicionamiento. Para conseguir la mayor presición posible la señal de entrada debe ser amplificada de modo que su máximo nivel coincida con la máxima tensión que el convertidor pueda leer. En el caso de un sensor de peso que tiene una señal diferencialmuy pequeña con una salida máxima por ejemplo de 2mV/V, se tiene la necesidad de diseñar un Amplificador de Instrumentación.

1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad muchos dispositivos electrónicos tienen sensores que los comunica con el mundo exterior, estos dispositivos son analógicos, en otras palabras las señales que entregan son analógicas. Estas señales necesitan ser tratadas para que lainformación que nos de sirva para el control y garantice el buen funcionamiento de procesos que se dan en la industria. 1

2.1. AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN
Existen equipos en la industria como por ejemplo en electromedicina, en sistemas de monitoreo de presión, y en equipos en otras muchas aplicaciones que necesitan medir señales muy pequeñas del orden de los microvoltios o pocos milivoltios enpresencia de comparativamen-

puente por la variación de una de sus resistencias se producirá una señal que será aplicada entre ambas entradas y será amplificada. En la práctica, las señales de modo común nunca serán rechazadas completamente, de manera que una pequeña parte de la señal indeseada contribuirá a la salida. Para cuantificar la calidad del Amplificador de Instrumentación, se especificala llamada Relación de Rechazo de Modo Común (CMRR) que matemáticamente se expresa como: CMRR[db] = 20 × log ( Siendo: Ad = Amplificación Diferencial Ad = Figura 2: Amplificador de Instrumentación
Vout Vin

Ad ) Acm

(1)

diferencial

Acm = Amplificación de Modo Común Vcm = Voltaje de Modo Común en la entrada

te señales grandes de ruido provenientes de distintas fuentes. Para realizar lasmediciones estos deben utilizar en su entrada Amplificadores de Instrumentación con una adecuada Relación de Rechazo de Modo Común (CMRR). El esquema clásico de un amplificador de este tipo se muestra en la figura 2 para una entrada con un Puente de Wheatstone que es el caso que nos ocupa para la celda de carga. Al amplificador de istrumentación ingresan dos señales de modo común: una de c.c. de+2.5V proveniente del puente de resistencias y la otra de c.a. que es ruido inducido sobre los cables de entrada del amplificador (figura 1). Los Amplificadores de Instrumentación amplifican la diferencia entre dos señales. Estas señales diferenciales en la práctica provienen de sensores como termocuplas, fotosensores, puentes de medición resistivos, etc. En la figura 1 se ve que de un puente resistivo, enestado de equilibrio sin señal, en la mitad de las ramas del puente existe una señal de 2.5V respecto a masa, esta señal continua es común a ambas entradas del amplificador llamadas Voltaje de Modo Común de la señal diferencial, también se inducen señales de corriente alterna en ambas entradas a la vez, a la salida del amplificador el resultado será cero voltios. Pero al producirse un desbalance...