Los
acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido amplio, son
los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de salida
de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que
simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento
estándar. Normalmente, son circuitos electrónicos que ofrecen, entre otras
funciones, las siguientes:
·
Amplificación.
·
Filtrado.
·
Adaptación de impedancias.
·
Modulación.
·
Demodulación.
Si se considera, por ejemplo, el caso en que una de las etapas de
tratamiento de la señal de medida es digital, si la salida del sensor es
analógica, que es lo más frecuente, hará falta un convertidor A/D. Éstos tienen
una impedancia de entrada limitada, exigen que la señal aplicada sea continua o
de frecuencia de variación lenta, y que su amplitud esté entre unos límites
determinados, que no suelen exceder de 10 voltios. Todas estas exigencias
obligan a interponer un acondicionador de señal entre el sensor, que muchas
veces ofrece señales de apenas unos milivoltios, y el convertidor A/D.
La presentación de los resultados puede ser de forma analógica (óptica o
acústica) o numérica (óptica). El registro puede ser magnético o sobre papel, e
incluso electrónico (memorias eléctricas), y exige siempre que la información
de entrada esté en forma eléctrica.
Interfaces, dominios de datos y conversiones.
En los
sistemas de medida, las funciones de transducción, acondicionamiento,
procesamiento y presentación, no siempre se pueden asociar a elementos físicos
distintos. Además, la separación entre el acondicionamiento y el procesamiento
puede ser a veces difícil de definir. Pero, en general, siempre es necesaria
una acción sobre la señal del sensor antes de su uso final. Con el término
interfaz se designa, en ocasiones, el conjunto de elementos que modifican las
señales, cambiando incluso de dominio de datos, pero sin cambiar su naturaleza,
es decir, permaneciendo siempre en el dominio eléctrico.
Se
denomina dominio de datos al nombre de una magnitud mediante la que se
representa o transmite información. En la figura 4.1 se representa un diagrama
con algunos de los posibles dominios, detallando en particular ciertos dominios
eléctricos.
En el dominio analógico, la información está en la amplitud de la señal,
bien se trate de carga, corriente, tensión o potencia. En el dominio temporal,
la información no está en las amplitudes de las señales, sino en las relaciones
temporales: período o frecuencia, anchura de pulsos, fase. En el dominio
digital, las señales tienen sólo dos niveles. La información puede estar en el
número de pulsos, o venir representada por palabras serie o paralelo
codificadas.
El dominio analógico es, en general, el más
susceptible a interferencias eléctricas. En el dominio temporal, la variable
codificada no se puede medir, es decir, convertir al dominio de números, de
forma continua, sino que hay que esperar un ciclo o la duración de un pulso. En
el dominio digital, la obtención de números es inmediata.
La estructura de un sistema de medida refleja, pues,
las conversiones entre dominios que se realizan, e influye particularmente en
ella el que se trate de una medida directa o indirecta.
Una medida física es directa cuando se deduce
información cuantitativa acerca de un objeto físico o acción mediante
comparación directa con una referencia. A veces se puede hacer simplemente de
forma mecánica, como en el caso de una balanza clásica.
En las medidas indirectas la cantidad de interés se
calcula a partir de otras medidas y de la aplicación de la ecuación que
describe la ley que relaciona dichas magnitudes. Los métodos empleados suelen
ser siempre eléctricos. Es el caso, por ejemplo, de la medida de la potencia
transmitida por un eje a partir de la medida del par y de la medida de su
velocidad de rotación.
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