2.2 Acondicionamientos de Señales

La señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma adecuada para la siguiente etapa 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 y convertirla 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 milivolts. Por lo tanto, es necesario utilizar un módulo acondicionador de señal para modificar dicha salida y convertirla en una señal de corriente de tamaño adecuado, contar con un medio para rechazar ruido, lograr una linealización, y una compensación por unión fría. 

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 usa para 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 necesario proteger 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 milivolts. Este tipo de señales es insuficiente para convertirla 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.

Procesos del acondicionamiento

Los siguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el acondicionamiento de una señal:

 Protección para evitar daño al siguiente elemento, por ejemplo un microprocesador, como consecuencia de un voltaje o una corriente elevados. Para tal efecto, se colocan resistencias limitadoras de corriente, fusibles que se funden si la corriente es demasiado alta, circuitos para protección por polaridad y limitadores de voltaje

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Convertir una señal en un tipo de señal adecuado. Sería el caso cuando es necesario convertir una señal a un voltaje de cd, o a una corriente. Por ejemplo, el cambio en la resistencia de un de-formímetro se debe convertir en un cambio de voltaje. Para ello se utiliza un puente de Wheatstone y se aprovecha el voltaje de desbalance. Aquí también podría necesitarse una señal analógica o digital .

Obtención del nivel adecuado de la señal. En un termopar, la señal de salida es de unos cuantos milivolts. Si la señal se va a alimentar a un convertidor analógico a digital para después entrar a un microprocesador, será necesario ampliarla en forma considerable, haciéndola de una magnitud de milivolts a otra de volts. En la amplificación es muy común utilizar amplificadores ope-racionales.

Eliminación o reducción del ruido. Por ejemplo, para eliminar el ruido en una señal se utilizan filtros.

Manipulación de la señal, por ejemplo, convertir una variable en una función lineal. Las señales que producen algunos sensores, por ejemplo los medidores de flujo, son lineales y hay que usar un acondicionador de señal para que la señal que se alimenta, en el siguiente elemento sea lineal.