2.2 Acondicionamiento de Señales

Las señales obtenidas de los sensores y transductores que se usan en los sistemas de medición, tienen que ser procesadas y adaptadas para poder pasarlas a la siguiente etapa.

Este proceso de adaptación es lo que se conoce como acondicionamiento de la señal y como ejemplo de estos cambios se pueden mencionar los siguientes:

·La señal del sensor o transductor es demasiada pequeña, por lo que hay que amplificarla para que se pueda acoplar en la siguiente etapa

·La señal tiene interferencias no deseadas, lo cual puede ser muy común cuando los transductores no tienen un buen aislamiento eléctrico

·La señal del transductor es de tipo analógico y hay que acoplarla a un sistema digital, por lo que habrá que pasarla por un conversor analógicodigital

·La salida del transductor no tiene la impedancia adecuada para la siguiente etapa, lo que causaría pérdida de la señal de salida

·La señal del transductor es un voltaje de DC y hay que cambiarlo a pulsos

·En las primeras etapas de los sistemas de instrumentación es común que se tengan que acoplar y adaptar señales de corriente y de voltaje que sean proporcionales

·La señal de salida del transductor no es lineal, por lo que es necesario hacer una corrección

Este acondicionamiento de las señales de los transductores puede ser simple o complejo y hay elementos y configuraciones estándar para su tratamiento.

TRANSISTORES.

Los transistores son dispositivos semiconductores que debido a sus características de operación pueden desarrollar varias funciones principales. Una es de amplificador de señales, otra es de ser un circuito de conmutación, es decir, un interruptor (switch) electrónico, de oscilador y también puede ser un rectificador de señales.

Los transistores están formados por tres capas semiconductoras que forman dos uniones bipolares y que pueden tener un orden P-N-P o N-P-N, por lo que en el diseño de circuitos son considerados como elementos activos, a diferencia de los elementos pasivos formados por condensadores, resistencias y bobinas. Cada capa tiene su nombre, por lo que el transistor tiene un colector (c), un emisor (E) y una base (B). Los transistores pueden tener diferentes encapsulados. Los transistores, gracias a las tecnologías de integración, se han vuelto el principal componente de todos los circuitos integrados. Las compuertas digitales, los microprocesadores y todo tipo de circuito integrado están compuestos de millones de transistores microscópicos.

FILTROS ANALOGICOS.

Algunas señales que entregan los sensores y transductores contienen señales de interferencia, producto del ambiente en el que se encuentran. La interferencia de la línea de voltaje o de señales de radiofrecuencia son algunos ejemplos.

Los filtros analógicos pueden eliminar estas señales parásitas limitando el ancho de banda a través de generar diferentes segmentos, diferentes túneles que permitan pasar solamente la señal que se desea transmitir. El límite entre lo que se pasa y entre lo que se rechaza se conoce con el nombre de frecuencia de corte.

Los filtros se clasifican de acuerdo con los segmentos de frecuencia que dejan

pasar o que rechazan. De esta forma la clasificación puede ser de cuatro tipos diferentes:

1. Filtro pasa bajas: Permite el paso de señales desde una frecuencia 0 hasta la frecuencia de corte establecida

2. Filtro pasa altas: Permite el paso de señales a partir de la frecuencia de corte establecida

3. Filtro pasa banda: Permite el paso de señales dentro de un rango superior e inferior de frecuencias

4. Filtro supresor de banda: Permite el paso de señales en todo el espectro excepto en un rango establecido de frecuencias

En los filtros, la frecuencia de corte se considera cuando la señal alcanza el 70.7% de su valor, lo que equivale a una atenuación de 3 dB.

Los filtros también se clasifican en pasivos y activos. Los filtros pasivos están formados por resistencias, condensadores y bobinas. Una de sus desventajas es que la frecuencia se puede modificar por el consumo de energía de los componentes. 

Los filtros activos se refieren a los circuitos con elementos semiconductores como transistores y amplificadores operacionales y no tienen la desventaja de los filtros pasivos. Las configuraciones de Integrador y Derivador de los amplificadores operacionales son usadas como filtros.

CONVERSORES ANALOGICO-DIGITALES.

El mundo en que vivimos genera señales de tipo analógicas. Los sensores y transductores de señales, siempre van a generar señales analógicas. Para que estas señales puedan ser incorporadas a sistemas digitales del tipo circuitos electrónicos digitales o computadoras, es necesario cambiar estas señales analógicas a señales digitales.

Para manejar esta conversión, el sistema binario, con dígitos 0 y 1, es la base teórica para poder manejarla. Estos dígitos binarios, desde el punto de vista de la electrónica, son llamados bits. Cuando un número se representa por este sistema, la posición del dígito en el número binario indica el peso asignado a cada dígito, peso que tiene un equivalente en un sistema decimal y que aumenta en un factor de 2, representado por la expresión 2n 

Según el número de bits, será la capacidad del conversor, ya que a mayor número de bits, la resolución y el rango de amplitud de la señal a manejar serán mayores. En caso de usar 4 bits, solamente se podrán distinguir 16 números incluyendo el O. La operación de los conversores analógicodigital se basa en un circuito de muestreo de la señal y el módulo de conversión.