Un acondicionador de señales es un dispositivo que modifica las señales de salida analógicas sin procesar producidas por los sensores y proporciona los circuitos esenciales entre el sensor y el sistema de adquisición de datos . Estas modificaciones convierten las diversas señales en señales compatibles con los dispositivos de control y supervisión de procesos. Para cada sensor específico, un acondicionador de señales sirve como interfaz para excitar, escalar o amortiguar las señales del mundo real. Los tipos de acondicionadores de señal difieren tanto por el valor físico
que miden como por sus características específicas. Tipos de acondicionadores
de señal según la medición
del valor físico Acondicionadores de señal de temperatura Un acondicionador de señal de temperatura es compatible con sensores que miden la temperatura o las variaciones de temperatura. Los acondicionadores de señal se utilizan para amplificar las señales analógicas producidas por los sensores de temperatura, filtrar el ruido y
enviar las
señales para su posterior análisis y visualización. Termopares Los termopares se utilizan habitualmente en muchos procesos de aplicación industrial. Por lo general, la salida de un termopar se encuentra dentro del rango de ±80 mV. Con un voltaje de salida tan bajo, es difícil para los dispositivos de control y supervisión de procesos registrar y
mostrar la señal analógica sin procesar. Los acondicionadores de señales de temperatura amplifican estas señales. Además de la amplificación, el acondicionamiento de la señal también es necesario para la compensación de unión fría al procesar la señal analógica producida por un termopar. Cuando se conecta un termopar a un instrumento para medir la temperatura, la diferencia de materiales genera un voltaje en las uniones conocidas como «uniones frías», lo que afecta a la salida real del termopar y da
resultados erróneos. Los acondicionadores de señales de temperatura compensan estas variaciones. Los acondicionadores de señales de temperatura también realizan la
linealización de la
señal analógica, de modo que el voltaje de salida de un termopar sea lineal con la temperatura. Un termistor es otro sensor de temperatura de uso común en diversas aplicaciones industriales. Los termistores son sensores de temperatura activos y, como tales, requieren excitación de corriente y tensión. La estabilidad y precisión de la señal de excitación afecta directamente a la estabilidad y precisión del sensor. Los acondicionadores de señales de temperatura también proporcionan amplificación y filtrado de paso bajo para los termistores, realizando estas operaciones para
modificar las señales de modo que puedan ser leídas fácilmente por los dispositivos digitales del sistema de adquisición de datos. RTD Los dispositivos de temperatura por resistencia, o RTD, son sensores de temperatura que utilizan la variación de la resistencia para calcular la temperatura. Los RTD, al igual que los termistores, requieren voltaje de excitación, amplificación y filtrado, todo lo cual puede
realizarse mediante un acondicionador de
señales de temperatura. El acondicionamiento de señales RTD también elimina las señales no deseadas procedentes de la resistencia de línea, la no linealidad y la autorreparación. Acondicionadores de señal de sensores de presión Un acondicionador de señal de sensores de presión es compatible con sensores que miden la presión . Los sensores de presión funcionan supervisando la tensión o el esfuerzo que
experimenta un puente. El acondicionador de señales de presión excita el puente proporcionando un voltaje constante y
amplificando las señales de salida. La salida
del sensor de presión varía en milivoltios junto con señales de modo común altas. El acondicionador de señal del sensor de presión elimina las señales de modo común al tiempo que conserva los valores de variación de presión. Acondicionadores de señal de célula de carga/tensión Las celdas de carga o las galgas extensométricas miden la fuerza en un dispositivo, ya sea en tensión o compresión, y producen una salida en el rango de milivoltios de CC bajos. El acondicionador de señal de la célula de carga/galga
extensométrica es necesario para
captar estas pequeñas variaciones y garantizar una medición precisa, así como para amplificar la señal al dispositivo de adquisición de datos adecuado. Las celdas de carga, junto con las galgas extensométricas, también requieren un voltaje de excitación en el rango de 2,5 V a 10 V, lo que se consigue mediante un acondicionador de señal. Acondicionadores de señal LVDT Los transformadores diferenciales variables lineales, o LVDT, miden la posición de un
objeto . Se requiere una
onda de excitación sinusoidal (entre 400 kz y 10 kHz) para excitar el sensor LVDT. A continuación, la salida se pasa a través de un filtro de paso bajo para garantizar que los niveles de ruido se
mantengan al mínimo. La señal
final enviada por el acondicionador de señal es fácil de reconocer para los dispositivos de lectura digital dentro del sistema de adquisición de datos. Acondicionadores de señal de par Los
acondicionadores de señal de par siguen la suite del acondicionador de señal de carga y presión, ya que pueden producir un voltaje de salida bajo o alto en función del voltaje de excitación del
sensor. El acondicionamiento de
señales de CC suele ser requerido para convertir o amplificar una señal de corriente o tensión de CC, y es requerido para rechazar el ruido de la señal, lo que se consigue filtrando la entrada. Los acondicionadores de señal de CA se
utilizan para aceptar señales de corriente o tensión de
CA y convertirlas en señales de
corriente o tensión de CC adecuadas para los instrumentos de terminación. Los acondicionadores de señales de frecuencia permiten utilizar una gran variedad de sensores diferentes que producen salidas de frecuencia que se convierten en una señal de salida analógica de CC utilizable que se puede medir fácilmente con dispositivos de medición comunes. Tipos de acondicionadores de señal según sus características Acondicionadores de señal universales Un acondicionador de señal universal es un dispositivo
que se puede programar para
múltiples combinaciones de configuraciones de entrada/salida. El dispositivo, que acepta señales de corriente, tensión, termopares, RTD, potenciómetros y resistencia lineal, facilita la conexión de los sensores más comunes sin necesidad de un acondicionador de
señal independiente para cada
uno de ellos. Los acondicionadores de señal aislados suelen ser útiles en aplicaciones en las que es necesario transmitir las señales desde la fuente hasta los dispositivos de medición sin una conexión física. Los aisladores también evitan corrientes de bucle de tierra indeseables y protegen el sistema de control de transitorios y ruidos eléctricos producidos por condiciones de
campo impredecibles. Un divisor
de acondicionador de señales acepta una señal de entrada y divide la salida en dos señales idénticas a través de dos canales separados. Estos canales están aislados entre sí y funcionan de forma independiente. El aislamiento ayuda además a prevenir bucles de tierra y señales transitorias. Estos dispositivos son útiles en aplicaciones que requieren la medición de la salida en dos áreas diferentes desde una única unidad base repetidora.
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