En electrónica, el acondicionamiento de señales es la manipulación de una señal analógica de tal manera que cumpla con los requisitos de la siguiente etapa para su procesamiento posterior.
En una aplicación de conversión de analógico a digital , el acondicionamiento de señales incluye limitación de voltaje o corriente y filtrado anti-aliasing .
En aplicaciones de ingeniería de control , es común tener una etapa de detección (que consiste en un sensor ), una etapa de acondicionamiento de señal (donde generalmente se realiza la amplificación de la señal) y una etapa de procesamiento (a menudo llevada a cabo por un ADC y un micro- controlador ). Los amplificadores operacionales ( amplificadores operacionales) se emplean comúnmente para llevar a cabo la amplificación de la señal en la etapa de acondicionamiento de la señal. En algunos transductores, el acondicionamiento de la señal está integrado con el sensor, por ejemplo, en los sensores de efecto Hall .
En electrónica de potencia , antes de procesar las señales de entrada detectadas por sensores como el sensor de voltaje y el sensor de corriente, el acondicionamiento de señales escala las señales a un nivel aceptable para el microprocesador.
Entradas
Las entradas de señal aceptadas por los acondicionadores de señal incluyen voltaje y corriente CC, voltaje y corriente CA , frecuencia y carga eléctrica . Las entradas del sensor pueden ser acelerómetro , termopar , termistor , termómetro de resistencia , medidor de tensión o puente y LVDT o RVDT . Las entradas especializadas incluyen codificador, contador o tacómetro , temporizador o reloj, relé o interruptor y otras entradas especializadas. Las salidas para equipos de acondicionamiento de señales pueden ser de voltaje, corriente, frecuencia, temporizador o contador, relé, resistencia o potenciómetro y otras salidas especializadas.
Procesos
El acondicionamiento de señales puede incluir amplificación , filtrado , conversión, ajuste de rango, aislamiento y cualquier otro proceso necesario para que la salida del sensor sea adecuada para el procesamiento después del acondicionamiento.
Filtración
El filtrado es la función de acondicionamiento de señales más común, ya que normalmente no todo el espectro de frecuencias de la señal contiene datos válidos. Por ejemplo, las líneas de alimentación de CA de 50 o 60 Hz, presentes en la mayoría de los entornos, inducen ruido en las señales que pueden causar interferencias si se amplifican.
Amplificación
La amplificación de la señal realiza dos funciones importantes: aumenta la resolución de la señal de entrada y aumenta su relación señal / ruido. [ cita requerida ] Por ejemplo, la salida de un sensor de temperatura electrónico , que probablemente está en el rango de milivoltios, es probablemente demasiado baja para que un convertidor analógico-digital (ADC) lo procese directamente. [ cita requerida ] En este caso es necesario llevar el nivel de voltaje al requerido por el ADC .
Los amplificadores comúnmente utilizados para el acondicionamiento de señales incluyen amplificadores de muestreo y retención , detectores de pico, amplificadores de registro, amplificadores antilogaritmos, amplificadores de instrumentación y amplificadores de ganancia programables. [1]
Atenuación
La atenuación, lo opuesto a la amplificación, es necesaria cuando los voltajes a digitalizar están más allá del rango de ADC. Esta forma de acondicionamiento de la señal disminuye la amplitud de la señal de entrada de modo que la señal acondicionada esté dentro del rango de ADC. La atenuación suele ser necesaria cuando se miden voltajes superiores a 10 V.
Excitación
Se requiere alimentación externa para el funcionamiento de un sensor pasivo. (Por ejemplo, un sensor de temperatura como un termistor y RTD, un sensor de presión (piezorresistivo y capacitivo), etc.). La estabilidad y precisión de la señal de excitación se relaciona directamente con la precisión y estabilidad del sensor.
Linealización
La linealización es necesaria cuando los sensores producen señales de voltaje que no están relacionadas linealmente con la medición física. La linealización es el proceso de interpretación de la señal del sensor y se puede realizar con acondicionamiento de señal o mediante software.
Aislamiento electrico
El aislamiento de señal se puede utilizar para pasar la señal desde la fuente al dispositivo de medición sin una conexión física. A menudo se utiliza para aislar posibles fuentes de perturbaciones de señal que, de otro modo, podrían seguir la ruta eléctrica desde el sensor hasta los circuitos de procesamiento. En algunas situaciones, puede ser importante aislar el equipo potencialmente costoso que se usa para procesar la señal después del acondicionamiento del sensor.
Se puede utilizar aislamiento magnético u óptico. El aislamiento magnético transforma la señal de un voltaje a un campo magnético para que la señal se pueda transmitir sin conexión física (por ejemplo, usando un transformador). El aislamiento óptico funciona mediante el uso de una señal electrónica para modular una señal codificada por transmisión de luz (codificación óptica). La transmisión de luz decodificada se utiliza luego como entrada para la siguiente etapa de procesamiento.
Protección contra sobretensiones
Un protector contra sobretensiones absorbe los picos de voltaje para proteger la siguiente etapa de daños.
Referencias
- ^ "Técnicas de adquisición de datos utilizando PC". Academic-Press - Páginas 44-47