Dependiendo de la señal del sensor generador se puede utilizar los siguientes circuitos para acondicionarlas:
Acondicionadores de señal para Termopares. AD594
Analog Devices dispone de unos circuitos integrados acondicionadores de señal para termopares, como el AD594, mostrado en la figura siguiente, para termopares tipo J que tienen un amplificador de instrumentación y un compensador lineal, una salida de alarma de rotura o desconexión del termopar, se alimenta a +5V y suministra una salida de 10mV/ºC.
Acondicionador de señal de un termopar
Analog Devices con la división denominada Iomation tiene una serie de acondicionadores de señal en forma de módulos híbridos y en concreto para termopares tiene el módulo 1B51 aislado para aplicaciones industriales, donde dan una solución completa.
Acondicionador de termopar con el módulo
1B51 de Analog Devices
Acondicionadores de señal para las RTD
Hay muchas maneras de acondicionar la señal que se recibe de una RTD. La primera propuesta de Analog Devices es con un amplificador de instrumentación y su circuitería adicional, figura de la izquierda y la
segunda propuesta algo similar con el circuito ADT70 perfectamente adecuado para acondicionar las PRTD de Pt, que entrega una salida de 5mV/ºC cuando se utiliza una RTD de 1kΩ.
La tercera propuesta es por medio de una familia de convertidores sigma-delta que incluyen acondicionan la señal de una RTD, con una fuente de corriente de 400μA, un amplificador de ganancia programable y un filtro digital, disponen de una salida serie hacia un microcontrolador o DSP. Texas Instruments dispone de un completo acondicionador de RTD con un transmisor 4-20 mA.
Acondicionadores de señal para sensores de Humedad
Estos sensores proporcionan una señal de tensión proporcional a la humedad relativa y puede ser acondicionada por la entrada del convertidor A/D de cualquier microcontrolador.
Acondicionadores de señal para una Célula de Carga
La utilización de un amplificador operacional de instrumentación en modo diferencial, es el método más comúnmente utilizado para la salida de una Célula de Carga. En la figura se muestra este circuito, donde es imprescindible utilizar una referencia de tensión de precisión, que nos dará la tolerancia de la sensibilidad, el amplificador operacional de instrumentación de alta linealidad y bajo ruido.
Con un circuito como este se pueden obtener 14 bits. Analog Devices dispone de una gama de amplificadores operaciones de instrumentación como el AD624, AMP01, AMP02, AMP04,
Actualmente con la rápida implantación de los convertidores sigma-delta, debido a sus buenas prestaciones y a su bajo coste, se han podido integrar en un solo circuito todo un conjunto de elementos que resuelven en la mayoría de casos todos los circuitos externos. En la siguiente figura se muestra una aplicación típica de una célula de carga con un completo acondicionador de señal de Analog Devices, el AD7730, de una familia de convertidores.
Sensores Piezoeléctricos
Los sensores piezoeléctricos entregan una tensión cuando se les aplica una fuerza y pueden ser acondicionados con un circuito tal como se muestra en la figura siguiente.
Un LVDT es un dispositivo electromecánico que consiste de dos componentes: Un cuerpo hueco cilíndrico que contiene dos bobinados secundarios idénticos los cuales están posicionados en ambos lados del bobinado central primario y un núcleo de ferrita cilíndrico se mueve libre longitudinalmente dentro de la bobina. Los secundarios típicamente están conectados en serie en oposición uno de otro.
Sencillamente, los LVDT son transformadores con núcleo movible.
Aplicando una señal alterna de excitación al bobinado del primario, genera un campo magnético que se acopla a los bobinados del secundario a través del núcleo de ferrita móvil, por esto se inducen voltajes en los secundarios. Cuando el núcleo está centrado entre los dos secundarios, los voltajes inducidos en ambos son iguales y puesto que están conectados en serie en oposición, el voltaje final será cero. Si el núcleo se mueve en dirección del secundario 1, el voltaje incrementa, y el voltaje del secundario 2 decrece; de este modo el voltaje neto final V1-V2 será de la misma polaridad (en fase) como el de referencia. Si el núcleo se mueve en dirección opuesta, V1-V2 será de polaridad opuesta (180º de desfase).
Bobinado del LVDT y voltaje de salida con respecto a la posición.
Acondicionamiento de Señal de los LVDT
La mayoría de tareas de un acondicionador de señal LVDT, se dedican a transformar las dos señales a.c. desfasadas 180º a un simple voltaje d.c. que representa la posición longitudinal. Por lo tanto se requiere alguna forma de demodulación para acondicionar la conversión de a.c. a d.c. El modo más común utilizado para acondicionar la señal LVDT es la técnica de demodulación síncrona.
En demodulación sincrona, la excitación del primario sirve como referencia para el demodulador. El demodulador rectifica a media onda la señal a.c., después se filtra con pasa bajos para producir una salida d.c. cuya magnitud indica el movimiento (posición) lejos de la posición central y cuyo signo indica la dirección.
El método de conversión de las señales LVDT, utiliza un número elevado de componentes discretos e integrados, como se muestra a continuación, donde tiene cuatro secciones: oscilador/excitador, amplificador de entrada, demodulador y filtro pasa-bajos. Con la introducción del AD698, Analog Devices da soporte a las aplicaciones de acondicionamiento de señal de los LVDT. Es un completo convertidor monolítico de LVDT a salida en voltaje en continua.
Acondicionador interno de las señales
Para hacer más fácil el trabajo, Motorola ha integrado circuitos dentro del sensor, además de la compensación y calibración en temperatura en el chip con la serie MPX2000, ofrece actualmente un acondicionador de la señal con un amplificador que se ha integrado en el chip de la serie MPX5000 para permitir una interconexión directa a cualquier microcontrolador que tenga un convertidor A/D.
El acondicionamiento de la señal se hace por medio de cuatro etapas de amplificación, incorporando un proceso bipolar lineal, unas técnicas de metalización de película delgada y un ajuste con láser interactivo que le dan una especial tecnología al sensor.
Para las demás señales generadores se utiliza principalmente os acondicionadores de señal, como dice su palabra prepara la señal que vamos a procesar antes de entrarla a un convertidor A/D, a un microprocesador o DSP.
La alta integración de los circuitos está desplazando los montajes con muchos componentes a diminutas placas con mayor precisión en el proceso analógico, empezando por el uso de amplificadores operacionales integrando varios de ellos en uno sólo, como los amplificadores de instrumentación.
También las cadenas de acondicionamiento se han ido reduciendo drásticamente y día a día hay que ir viendo los nuevos productos que compiten en coste con los “actuales” y mejoran sus prestaciones.
Gran post.
ResponderEliminarE aqui la importancia de los Acondicionadores de señal.
saludos