Acondicionamiento de senales

Universidad tecnológica de Tijuana

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Acondicionamiento de señales para sistemas eléctricos.

Cristóbal Rodríguez Cuevas.
Mecatronica 2-D

Terminología:

En general se habla de sensores, pero se pueden distinguir las siguientes definiciones:
•Sensor: Es un dispositivo que recibe una señal o estímulo y responde con una señal eléctrica. Además
Los sensores pueden ser activo s opasivos.
Sensor activo: Es un sensor que requiere una fuente externa de excitación como las RTD o Células de carga.
Sensor pasivo: Es un sensor que no requiere una fuente externa de excitación como los termopares o fotodiodos.
•Transductor: Es un convertidor de un tipo de energía a otra

Acondicionadores y procesadores de señal.
No se puede hablar de los sensores, como componentes electrónicosbásicos, sin ver cómo se pueden adaptar a un sistema de adquisición y control. Por lo que se tendrán que ver las nuevas tecnologías de adaptación de estos sensores que como parte de una cadena de dispositivos, forman un sistema.
Estos adaptadores, como acondicionadores de señal, son los amplificadores operacionales en sus diferentes estructuras de montaje, pasando por filtros o por procesadoresanalógicos, convirtiendo estas señales de analógico a digital para posteriormente ser procesados los datos con un DSP o Microcontrolador y actuando por medio de las salidas lógicas del procesador o por medio de un convertidor digital a analógico.

1. Inductivos.
Los sensores de proximidad basados en la inducción funcionan gracias al principio eléctrico de la inductancia. Cuando tenemos unacorriente alterna, ésta tiene asociado un campo magnético. Éste puede inducir una fuerza electromotriz en un objeto objetivo. Sólo sirven para objetos metálicos. Ésta fuerza no es demasiado potente por lo que se acondiciona el sensor para aumentar su efecto. La manera de conseguir esto es retorcer el hilo por el que viaja la corriente hasta formar una bobina. Además de una bobina, un sensor deproximidad inductivo contiene un oscilador, un circuito de detección y un circuito de salida.
El oscilador transforma la corriente continua que alimenta al sensor y la transforma a corriente alterna. De esta manera se genera un campo magnético en la parte sensor a del dispositivo.
Cuando un objeto de metal entra en la zona de detección del sensor se crea una variación del campo magnético, variacióndetectada por el circuito de detección.

Fig.1 Esquema de un sensor inductivo.

Fig.2 Detalle de un sensor real
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1. Capacitivos.
Los sensores de proximidad capacitivos detectan a los objetos, debido a la habilidad de estos últimos de cargarse eléctricamente. Como incluso los materiales no conductores pueden cargarse eléctricamente no es necesario que los objetos a detectarsean metálicos como en el caso anterior.

El funcionamiento es bastante parecido al de un sensor inductivo. La corriente continua suministrada por la fuente se transforma en corriente alterna pero no va a parar a una bobina sino que se intenta cargar un condensador, pero un condensador que solo tiene una mitad. La otra mitad del condensador es el propio objeto a detectar. Cuando un objeto seacerca al sensor lo suficiente para ser afectado por la carga de la mitad del condensador del sensor, la corriente alterna ya puede circular por el condensador. Esto produce la carga del condensador. Después, este cambio de carga es detectado por un circuito concreto que proporciona la salida del sensor.


Fig.3 Esquema de un sensor capacitivo.

Fig.4 Detalle de unossensores reales.
2. Ópticos.
Los sensores ópticos se componen de dos elementos principales, un sensor y un emisor de luz, pudiendo estar este ultimo integrado dentro del sensor o estar situado fuera. La fuente de luz genera luz de una cierta frecuencia para que el sensor pueda detectarla más fácilmente y diferenciarla de otras fuentes cercanas. El tipo de luz más usado es el infrarrojo y, en...