O que é um Condicionador de Sinal?

O condicionamento de sinal é um processo de aquisição de dados, e um instrumento chamado condicionador de sinal é usado para executá-lo. Este instrumento converte um tipo de sinal elétrico ou mecânico (sinal de entrada) em outro (sinal de saída).  O objetivo é amplificar e converter este sinal em uma forma fácil de ler e compatível com sistemas de aquisição de dados ou controle de máquina.

Um condicionador de sinal ajuda a fornecer medições precisas, que são essenciais para a obtenção precisa de dados e controle de máquina. Estes instrumentos podem desempenhar um número adicional de funções diferentes. Este post irá descrever as novas tendências.

Funções de um condicionador de sinal

Conversão de sinal

A função principal de um condicionador de sinal é pegar o sinal e convertê-lo em um nível mais alto de sinal elétrico. A conversão de sinal é frequentemente utilizada por aplicações industriais que utilizam uma ampla gama de sensores para realizar medições. Devido aos diferentes sensores que estão sendo empregados, os sinais gerados podem precisar ser convertidos para serem utilizados nos instrumentos em que estão conectados. Qualquer sinal de sensor pode ser convertido em qualquer sinal de processo padrão.

Linearização

Certos condicionadores de sinal podem executar a linearização quando os sinais produzidos por um sensor não possuem uma relação linear com a medição física. Este é o processo de interpretação do sinal do software e é comum para sinais de termopar. Este método é usado para atingir maior precisão porque cada sensor não é completamente linear. Os parâmetros para a linearização são avaliados durante a calibração do sensor e mencionados no protocolo de calibração do sensor.

Amplificação

O próximo passo é a amplificação do sinal e o processo de ganho do sinal para processamento ou digitalização. Existem duas maneiras pelas quais a amplificação do sinal pode ser realizada; aumentando a resolução do sinal de entrada ou aumentando a relação sinal-ruído.

O condicionamento de sinal usa uma gama de amplificadores diferentes para diferentes fins, incluindo amplificadores de instrumentação, que são otimizados para uso com sinais de DC, e são caracterizados por alta impedância de entrada, alta taxa de rejeição de modo comum (CMRR) e alto ganho. Outro exemplo de um condicionador de sinal usado para amplificação seria um amplificador de isolação, que é projetado para isolar altos níveis de DC do dispositivo enquanto passa pequenos sinais AC ou diferenciais.

Filtragem

Outra função importante de um condicionador de sinal é a filtragem, e é aqui que o espectro de freqüência do sinal é filtrado para incluir apenas os dados válidos e bloquear qualquer ruído. Os filtros podem ser feitos a partir de componentes passivos e ativos ou algoritmo digital. Um filtro passivo usa apenas capacitores, resistores e indutores com um ganho máximo de um. Um filtro ativo usa componentes passivos, além de componentes ativos, como amplificadores operacionais e transistores. Os condicionadores de sinal de última geração usam filtros digitais porque são fáceis de ajustar e nenhum hardware é necessário.  Um filtro digital é um filtro matemático usado para manipular um sinal, como bloquear ou passar uma faixa de freqüência particular. Eles usam componentes lógicos como ASICs, FPGAs ou na forma de um programa sequencial com um processador de sinal.

Avaliação e funções inteligentes

Para proporcionar benefícios adicionais ao usuário e ao processo, os modernos condicionadores de sinal possuem funções extra para avaliação de sinal e pré-processamento de dados de medição. Isso ajuda a monitorar e avaliar avisos e alarmes diretamente através de uma saída de comutação elétrica rapidamente. Funções inteligentes adicionais como um canal calculado interno podem lidar com funções matemáticas, como a adição de sinais de sensores, até operações tecnológicas como um controlador PID. Essas funções ajudam a obter um sistema de reação rápida e reduzir a carga do controle da máquina.  

Interfaces

Os conversores de sinal devem transmitir os sinais do sensor através de interfaces e protocolos padrão para o controle da máquina. Essas interfaces podem ser analógicas ou digitais. As interfaces analógicas comuns são sinais de tensão (+/- 10V) ou de corrente (+/- 20mA) que são fáceis de manusear, mas cada sinal precisa de uma fiação separada. As interfaces digitais modernas são projetadas como interfaces de barramento baseadas em Ethernet (Profinet, Ethercat, Ethernet / IP) e permitem a conexão de vários componentes com apenas um cabo. Isso reduz o cabeamento e também permite que informações adicionais sejam transmitidas, como informações de diagnóstico dos componentes, o que é muito importante para reduzir os tempos de parada e acelerar a manutenção.

Condicionadores de sinal da HBM

A HBM é fornecedora de uma gama de condicionadores de sinais que podem desempenhar uma variedade de funções, incluindo as mencionadas nesta publicação do blog. Nossos condicionadores de sinal são uma solução para a cadeia de medição completa em controle de produção e fabricação. Se você quiser mais informações sobre nossa gama de condicionadores de sinal por favor, entre em contato conosco.

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