Quina diferència hi ha entre els sensors analògics i els digitals

El mateix terme "sensor" significa un mecanisme dissenyat per mesurar un paràmetre per tal de processar encara més el resultat de la mesura. El circuit del sensor genera un senyal de forma adequada per a la seva transmissió, i el senyal es converteix, processa o emmagatzema. Sense sensors en algunes àrees modernes de la indústria i en molts tipus d’equips diferents, no ho pots fer.

Avui en dia, l'electrònica permet fabricar sensors electrònics capaços de controlar processos mitjançant diversos paràmetres alhora, la qual cosa amplia les possibilitats de construir complexos dispositius de mesura i accionament.

El sensor conté necessàriament en el seu disseny un element sensible i sovint una part convertidora. Les principals característiques dels sensors electrònics són la seva sensibilitat i error de mesura.

Avui en dia, els sensors analògics i digitals s’utilitzen a tot arreu amb finalitats científiques i de recerca, en telemetria, en sistemes de control de qualitat i control automatitzat i en moltes altres àrees, que es poden enumerar indefinidament. D’una manera o d’una altra, sempre són aquelles àrees tècniques on cal obtenir informació sobre la mesura d’una quantitat.

L’objectiu d’aquest article serà donar al lector una idea de la diferència entre els sensors analògics i digitals. Analitzarem un exemple senzill de com es pot fer un seguiment del mateix valor per un sensor analògic i digital i, en aquest cas, és recomanable utilitzar un sensor analògic, i en quin digital.

Un sensor analògic genera un senyal analògic a la sortida, el valor del qual s'obté en funció del temps, i un senyal que canvia contínuament, el senyal pren constantment qualsevol dels molts valors possibles.

Per tant, els sensors analògics són adequats per fer un seguiment de la magnitud física en canvi continu, per exemple tensió terminal del termopar assenyala un canvi de temperatura i la tensió en el bobinat secundari del transformador de corrent és en un cert període proporcional al corrent del circuit controlat. El micròfon és un sensor de canvis de pressió a partir d’una ona sonora, etc.

Els sensors digitals, al seu torn, generen un senyal de sortida que es pot gravar en forma de seqüència de valors numèrics, sovint el senyal és binari, és a dir, un nivell de senyal alt o baix (zero). Quan s'ha de transmetre un senyal de sensor digital a través d'un canal analògic, com ara una ràdio, es recorre a la modulació.

Els sensors digitals dominen els sistemes de comunicació perquè els seus senyals de sortida es poden regenerar fàcilment al repetidor, fins i tot si hi ha soroll. I el senyal analògic, en aquest sentit, es distorsionarà pel soroll i les dades resultaran poc fiables. Quan es transmet informació, els sensors digitals són més acceptables.

Analitzem exemples simples concrets, primer un sensor analògic, després digital, i en el nostre exemple aquests sensors mesuraran el mateix paràmetre: el corrent.

Sensor de corrent analògic

Sensor de corrent analògic al transformador de corrent. Per què analògic? Perquè en aquest cas, la corrent pot augmentar, per exemple, de 0 a 5 amperes, mentre que la tensió (senyal) a la sortida augmentarà proporcionalment de 0 a 1 vol. Aquest sensor permet un control continu del corrent al circuit mesurat.

Per exemple, instal·lant-se a Alimentació PWM, el sensor de corrent analògic generarà un senyal de retroalimentació analògica i, com més gran sigui el seu valor, més elevat és el corrent al circuit de càrrega i actualment el circuit d’ajust d’amplada de pols de control, construït en un comparador, reduirà la durada del pols de control, portant el corrent de càrrega al valor nominal requerit, de manera que la potència de sortida no augmenti inacceptablement alta.

Sensor de corrent digital

Ara diguem que es tracta d’un convertidor d’energia elèctrica ressonant, on és necessari controlar les fluctuacions de corrent en un circuit LC ressonant, i un paràmetre important serà no només i no tant la magnitud del corrent com la seva direcció.

En aquest cas, també podeu utilitzar un transformador de corrent, només la sortida del transformador actual no es carregarà a la resistència, sinó al díode zener o als díodes limitants. Què donarà?

Quan el corrent flueix en una direcció, la tensió al costat secundari del transformador de corrent tindrà un valor alt elevat, i quan a l’altra direcció - un cert valor baix. De manera que resulta "1" i "0": un senyal digital i no es necessiten valors intermedis, sinó que són supervisats per un altre circuit analògic.

Els sensors de direcció actuals també es poden implementar sobre la base de l'efecte Hall (sensors Hall digitals), però en el nostre exemple l'objectiu era mostrar la diferència fonamental entre els sensors analògics i digitals, així que deixem de banda el sensor Hall.