Aunque el impacto que los ordenadores pueden tener en la práctica de la adquisición de datos es prácticamente ilimitado, estos dispositivos tienen ciertas limitaciones. Por un lado, los ordenadores solo hablan un lenguaje binario de unos y ceros. Sin embargo, los procesos de fabricación y los fenómenos naturales son, por su propia naturaleza, analógicos.
En muchas aplicaciones industriales, es necesario que las mediciones analógicas, como la presión, la temperatura, el caudal, la carga, el pH/conductividad y la posición, se registren o manipulen de forma significativa mediante un ordenador. Los eventos inherentemente digitales, como el disparo de un motor o un pulso generado por un caudalímetro de desplazamiento positivo, también deben poder interpretarse como cambios de nivel de voltaje de la lógica transistor a transistor (TTL). Para que un dispositivo de adquisición de datos funcione de manera eficaz y precisa, la señal de salida de estos diversos sensores requiere un acondicionamiento de señal.
El acondicionamiento de señales, un proceso vital que se lleva a cabo dentro de un sistema de adquisición de datos, implica la manipulación de la señal analógica emitida por los sensores como preparación para la siguiente etapa del procesamiento. El acondicionamiento de señales amplifica y convierte las señales de diversos sensores y transductores en formas compatibles y fáciles de leer para los sistemas de adquisición de datos.
Este proceso de «acondicionamiento» de señales se lleva a cabo mediante un instrumento denominado acondicionador de señales, un dispositivo que convierte un tipo de señal en una señal compatible con los dispositivos de control y supervisión de procesos.
¿Por qué es importante el acondicionamiento de señales?
En aplicaciones del mundo real, los sensores y transductores conectados a los sistemas de medición suelen estar expuestos a entornos hostiles en los que es probable que se produzcan fallos. Además, las salidas a escala completa de la mayoría de los sensores son relativamente débiles. La salida suele consistir en pequeños cambios de voltaje, corriente o resistencia. Si el sistema de adquisición de datos recibe señales débiles, es más probable que la salida no tenga sentido. Los acondicionadores de señal proporcionan los circuitos esenciales entre el sensor y el sistema de adquisición de datos. Este circuito garantiza el acondicionamiento adecuado de la salida antes de que se pueda realizar cualquier otro procesamiento de la señal. Para cada sensor específico, un acondicionador de señales sirve de interfaz para excitar, escalar o amortiguar las señales del mundo real.
¿Cómo funciona un acondicionador de señales?
Un acondicionador de señales es un circuito que realiza un conjunto de operaciones sobre una señal y la hace apta para su posterior procesamiento. Consta de una entrada y una salida, donde la entrada suele ser un sensor que mide la variable de parámetros ambientales y/o estructurales.
Los siguientes son tipos comunes de acondicionamiento de señales:
Amplificación: La amplificación se produce cuando se aumenta la magnitud global de una señal, lo que aumenta la resolución de medición y la sensibilidad de la señal. Los acondicionadores de señal externos colocados estratégicamente pueden magnificar el nivel de voltaje antes de que se vea afectado por el ruido ambiental. La conversión de una señal de 0-10 mV a una señal de 0-10 V es un ejemplo de amplificación. Los termopares y las galgas extensométricas son sensores que suelen requerir amplificación.
Aislamiento: Las señales de entrada fuera del rango de un digitalizador pueden causar graves daños a los equipos sensibles. El aislamiento rompe la ruta galvánica entre la señal de entrada y la de salida. Al romper la ruta galvánica, se evita que las señales no deseadas de la línea de entrada pasen a la salida. El aislador también puede filtrar cualquier ruido no deseado en la ruta de la señal y eliminar cualquier interferencia electrostática causada por bucles de tierra, que también pueden dañar cualquier dispositivo conectado al sensor. La entrada se transfiere normalmente a la salida convirtiéndola en una señal óptica o magnética, y luego se reconstruye en la salida. El aislamiento también se utiliza para evitar bucles de tierra. Si un sensor se encuentra en un plano de tierra diferente al del sensor de medición, como un termopar montado en un motor, también puede ser necesario el aislamiento.
Linealización: La linealización es la acción de convertir una señal de entrada no lineal en una señal de salida lineal, y es necesaria cuando los sensores producen señales que no están relacionadas linealmente con la medición física. Un termopar es un ejemplo de sensor que requiere linealización.
Filtrado: No todo el espectro de frecuencias de la señal contiene datos válidos. De hecho, algunas frecuencias, como las que se encuentran en las líneas de alimentación de CA de 50-60 Hz, pueden causar ruidos no deseados en la señal. Aquí es donde se utiliza el filtrado para eliminar esas frecuencias no deseadas y obtener una señal limpia y consistente.
Excitación: Se requiere voltaje de excitación para el funcionamiento de un sensor activo, como un termistor, un RTD o un sensor de presión. La estabilidad y precisión de la señal de excitación afecta directamente a la estabilidad y precisión del sensor.
Compensación de unión fría: La compensación de unión fría (CJC) se utiliza para termopares y es necesaria para garantizar mediciones precisas. La CJC ajusta la señal del termopar para compensar las fluctuaciones de la temperatura ambiente y mejora la precisión de la medición.
Acondicionadores de señal
El acondicionamiento de la señal es un aspecto esencial de cualquier sistema de adquisición de datos y existen muchos tipos diferentes de acondicionadores de señal , que se diferencian tanto por el valor físico que miden como por sus características específicas.
Omega ofrece una amplia variedad de opciones de acondicionadores de señal.
Acondicionadores especiales
Los acondicionadores de señal especiales son dispositivos que se utilizan en entornos industriales y de laboratorio para modificar y mejorar la calidad de las entradas de señal antes de que sean procesadas o analizadas. A menudo cumplen funciones específicas, tales como:
- Acondicionamiento de señal, obviamente. Modifican las señales para que sean más adecuadas para su procesamiento. Esto puede implicar amplificar, filtrar o aislar la señal.
- Calibración: ayudan a garantizar que los sensores y los instrumentos proporcionen lecturas precisas mediante la compensación de desviaciones u otras imprecisiones.
- Conversión: pueden convertir señales de un formato a otro, como de analógico a digital.
- Protección: los acondicionadores de señales especiales pueden proteger los instrumentos sensibles de picos de tensión o ruido eléctrico.
- Aislamiento: pueden aislar una señal para evitar bucles de tierra o interferencias de otros equipos.
Acondicionadores de señal para carril DIN
Los acondicionadores de señal para carril DIN son fundamentales para el registro preciso de datos en diversos entornos industriales, comerciales y de laboratorio. Transforman las señales de entrada de múltiples fuentes en una salida estandarizada, lo que permite realizar mediciones precisas desde dispositivos como termopares, galgas extensométricas, RTD, celdas de carga y otros.
Acondicionadores de señal para montaje en cabezal
Los acondicionadores de señal montados en la cabeza se utilizan en numerosas aplicaciones industriales, comerciales y de laboratorio. Están diseñados específicamente para convertir y acondicionar señales eléctricas de diversos sensores, incluidos termopares, RTD, ohmios, potenciómetros y señales de milivoltios. Omega Engineering ofrece una amplia selección de acondicionadores de señal montados en la cabeza que se pueden configurar y escalar fácilmente para satisfacer requisitos específicos. Nuestros acondicionadores vienen equipados con una serie de características fáciles de usar, como configuración mediante botones pulsadores, pantallas LED, salidas SSR y opciones de ajuste por parte del usuario. De tamaño compacto, están disponibles en múltiples configuraciones de entrada y transmisión.
Transmisores programables universales
Los transmisores programables universales (UPT) se utilizan ampliamente en entornos industriales, comerciales y de laboratorio. Proporcionan un medio eficaz y preciso para supervisar y controlar procesos. Los UPT ofrecen entradas y salidas aisladas y pueden programarse para medir o emitir una gran variedad de señales de proceso. Omega Engineering presenta una amplia selección de UPT con aprobación UL y c-UL, lo que garantiza una alta precisión. Estos transmisores son fáciles de usar, tienen una instalación sencilla y cuentan con una interfaz de usuario local con botones en el panel frontal para el control y la supervisión. Constituyen una solución eficaz para las industrias y los laboratorios que necesitan una medición y un control precisos de las señales de proceso.
Transmisores de temperatura y humedad
Los transmisores de temperatura y humedad desempeñan un papel fundamental en diversas aplicaciones industriales, comerciales y de laboratorio. Omega Engineering ofrece una amplia gama de estos transmisores, que habilitan la monitorización remota y in situ de la temperatura y la humedad relativa. Nuestros transmisores de temperatura y humedad están diseñados para realizar mediciones y monitorizaciones precisas en diferentes entornos industriales y de laboratorio. Con opciones como sondas remotas, carcasa de acero inoxidable y modelos para montaje en pared o conductos, nuestros transmisores están fabricados para ofrecer fiabilidad y precisión.
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