2.2 Acondicionamiento de señales

Los dispositivos de entrada y salida están conectados con un sistema de microprocesador mediante puertos. El termino interfaz se refiere a un elemento que se usa para interconectar diversos dispositivos y un puerto.
Procesos del acondicionamiento de señales:
1. Protección
2. Convertir una seña en un tipo de señal adecuado
3. Obtención del nivel adecuado de la señal
4. Eliminación o reducción del ruido
5. Manipulación de la señal
El fundamento de numerosos módulos para acondicionamiento de señal es el amplificador operacional. Tiene dos entradas una inversora y entrada no inversa.
Hay diferentes tipos de amplificadores:
1. Amplificador inversor
2. Amplificador no inversor
3. Amplificador sumador
4. Amplificador integrador
5. Amplificador diferencial
En un amplificador para instrumentación se utilizan tres amplificadores operacionales. El Amplificador logarítmico es un ejemplo de acondicionador de señal para linealizar la salida de sensores.
Los amplificadores operacionales son amplificadores de elevada ganancia que amplifican la entrada entre sus dos entradas.
El filtrado se refiere al proceso de eliminación de cierta banda de frecuencias de una señal y permita que otras se transmitan. El rango de frecuencia que pasa un filtro se conoce como banda de supresión. El filtro pasa bandas permite que la transmisión de todas las frecuencia que esta dentro de una banda especificadora. El filtro supresor de banda rechaza e impide la transmisión de todas las frecuencias de banda.
El deformimetro de resistencia eléctrica es otro sensor en el que es necesario compensar los efectos de temperatura, se utilizan con frecuencia en combinación de otros sensores como son los indicadores de presión o los de tipo diafragma para medir desplazamientos.
Cuando un microprocesador forma parte del sistema de medición hay que convertir la salida analógica del sensor a una forma digital antes de alimentarla al procesador. El sistema binario se basa en solo dos símbolos: 0 y 1. A estos se les conoce como dígitos binarios o bits. Al bit 0 se le denomina bit menos significativo (LSB) y al bit mayor como bit mas significativo (MSB). La conversión de señales analógicas a digitales implica la conversión de las primarias a las binarias. El procedimiento utilizado es un temporizador que proporcionan al convertidor analógico a digital (CAD) impulsos de señal regular y cada vez que se recibe un impulso, muestra una señal analógica.
Se utiliza un amplificador sumador para formar la suma ponderada de todos los bits que no son cero en la palabra de entrada. La suma de los voltajes es una suma ponderado de los dígitos de la palabra. A este sistema se le conoce como circuito de resistencia ponderada.
Las especificaciones de los CDA´s deben ser:
1. Una salida a escala total
2. Resolución
3. Tiempo de estabilización
4. La linealidad
5. Tiempo de conversión
6. Error de linealidad
En la modalidad rampa del convertidor analógico a digital se utiliza un voltaje analógico que se aumenta a razón constante, lo que se le conoce como voltaje rampa y se aplica a un comparador en donde se le comprara con el voltaje analógico del sensor.
El convertidor de rampa doble es más común, el voltaje analógico se aplica al integrador que actúa el comparador. El convertidor analógico a digital instantáneo es muy rápido.
Los amplificadores de muestreo y retención se usan para retener el valor instantáneo de un voltaje analógico hasta que un convertidor analógico a digital este liso para convertirlo a digital.
Un multiplexor es un circuito que puede recibir datos provenientes de diversos fuentes para después al seleccionar un canal de entradas producir una salida correspondiente a solo uno de ellos.
El multiplexor digital que se usa para seleccionar entradas de datos digitales, se muestra un sistema con solo dos canales de entrada. Multiplexor por división de tiempo, a cada dispositivo se le proporcionan los datos características necesarias para asignar a cada una ranura de tiempo particular.
Adquisición de datos o AD, describe el proceso que consiste en tomar datos de los sensores e introducirlos en una computadora para procesarlos. El software de la computadora controla los datos de adquisición a través de tablillas de AD.
Procesamiento de señales digitales se refiere al proceso que realiza el microprocesador de una señal. Las señales digitales son señales de tiempo discreto.