2.1 Bloques constitutivos

Se denomina transductor, en general, a todo dispositivo que convierte una señal de una forma física en una señal correspondiente pero de otra forma física distinta. Esto significa que la señal de entrada es siempre una energía o potencia, pero al medir una de las componentes de la señal suele ser tan pequeña que puede despreciarse, y se interpreta que se mide solo la otra componente.

Dado que hay seis tipos de señales: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares o químicas, cualquier dispositivo que convierte una señal de un tipo en una señal de otro tipo debería considerarse un Transductor, y la señal de salida podría ser de cualquier forma física “útil”. En la práctica, se consideran transductores aquellos que ofrecen una señal de salida eléctrica. Ello se debe al interés de este tipo de señales en la mayoría de los procesos de medida.

Un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida transducible que es función de la variable medida. Sensor y transductor se emplean a veces como sinónimos, pero sensor sugiere un significado más extenso: la ampliación de los sentidos para adquirir un conocimiento de cantidades físicas que, por su naturaleza o tamaño, no pueden ser percibidas directamente por los sentidos. Transductor, en cambio, sugiere que la señal de entrada y la salida no deben ser homogéneas. Un sensor es un transductor de entrada. Si la conversión de señal es para modificar una condición o parámetro del sistema, se dice que el transductor es un actuador.

Los acondicionadores de señal, adaptadores o amplificadores, en sentido amplio, son los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de salida de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar. Consisten normalmente en circuitos electrónicos que ofrecen entre otras funciones, las siguientes: amplificación, filtrado, adaptación de impedancias y modulación o demodulación. La presentación de los resultados puede ser de forma analógica (óptica, acústica) o numérica (óptica).

Con el término interfaz se designa, en ocasiones, el conjunto de elementos que modifican las señales del sensor, cambiando incluso de dominio de datos, pero sin cambiar su naturaleza, es decir, permaneciendo siempre en el dominio eléctrico. Se denomina dominio de datos al nombre de una magnitud mediante la que se representa o transmite información, esto es de gran interés para describir los transductores y los circuitos electrónicos asociados (Ver fig 1.2).

fig 1.2 Dominio de datos

En el dominio analógico, la información está en la amplitud de la señal, bien se trate de carga, corriente, tensión o potencia. En el dominio temporal, la información no está en las amplitudes de las señales, sino en las relaciones temporales: período o frecuencia, anchura de los pulsos, fase. En el dominio digital, las señales tienen solo dos niveles. La información puede estar en el número de pulsos, o venir representada por palabras serie o paralelo codificadas.

En muchas aplicaciones de control es adecuada una medición directa de una variable de proceso. Puede ser necesario linealizar la señal, extraer su raíz o caracterizarla en alguna escala empírica de ingeniería. Donde no sea practica la medicion directa, el diseñador del sistema debe especificar el calculo del valor partiendo de varias variables. Los productores de equipo suministran varios elementos de calculo y caracterización para modificar y combinar facilmente las mediciones asequibles o posibles. Dichos elementos proporcionan funciones continuas de calculo normalizadas que el diseñador del sistema usara para configurar las técnicas complejas de medición, estas funciones son provistas de elementos neumáticos, electrónicos, analógicos o digitales, por nombrar algunas típicas, se incluyen:

Extracción de raíz cuadrada.

Sumación, que comprende de dos a ocho entradas para adición y sustraccion. La adaptacion de escala esta provista para margenes de entrada y paralización.

Multiplicación-división, a menudo en la forma D=AB/C con todas las variables reducidas a escala para que se adapten a los margenes y relaciones de dependencia de las variables del proceso.

Selección, para elegir los valores mas altos, medios o mas bajos de varias variables.

Caracterización de señal, principalmente funciones ajustables de transferencia de adelanto y atraso o curva de adaptación para funciones no lineales.

Generación de función-tiempo, tal como una generación de rampa o señal para operaciones de producción por lotes.

Se proveen las siguientes aplicaciones.

Linealizacion. cuando la medida de caudal esta determinada por medición de la tensión diferencial a través de una placa con orificio, la señal de medición es proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo. Si es el caso de medición de varios flujos, se debe sacar la raíz cuadrada de cada señal antes de sumarlas todas. Siendo la ecuación de salida igual a diez veces la raíz cuadrada de la entrada, dicha ecuación no requiere reducción a escala porque la medición esta basada en cero y la escala del transmisor provee la correcta expansión.

Calculo. Cuando la variable a ser controlada no es facilmente medible se puede hallar su valor por una funcion de calculo. Así, en caso de que la funcion contenga una multiplicacion y/o una division, cada una de las entradas sera reducida a escala para su adaptacion a la ecuacion, esto, puede influir considerablemente en la exactitud del resultado calculado.