¿Cuál es la diferencia entre sensores analógicos y digitales?

El término "sensor" en sí mismo significa un mecanismo diseñado para medir un parámetro con el fin de procesar aún más el resultado de la medición. El circuito del sensor genera una señal en una forma conveniente para la transmisión, luego la señal se convierte, procesa o almacena. Sin sensores en algunas áreas modernas de la industria, y en muchos equipos de diversos tipos, simplemente no se puede hacer.

La electrónica de hoy permite fabricar sensores electrónicos capaces de monitorear procesos por varios parámetros a la vez, lo que amplía enormemente las posibilidades de construir dispositivos complejos de medición y actuación.

El sensor necesariamente contiene en su diseño un elemento sensible y, a menudo, una parte del convertidor. Las características principales de los sensores electrónicos son su sensibilidad y error de medición.

Hoy en día, los sensores analógicos y digitales se utilizan en todas partes con fines científicos y de investigación, en telemetría, en sistemas de control de calidad y control automatizado, y en muchas otras áreas, que se pueden enumerar indefinidamente. De una forma u otra, estas son siempre aquellas áreas técnicas en las que es necesario obtener información sobre la medición de una cantidad.

El propósito de este artículo será dar al lector una idea de la diferencia entre sensores analógicos y digitales. Veremos un ejemplo simple de cómo el mismo valor puede ser rastreado por un sensor analógico y digital, y en cuyo caso es aconsejable usar un sensor analógico, y en qué - digital.

Un sensor analógico genera una señal analógica en la salida, cuyo valor de nivel se obtiene en función del tiempo, y dicha señal cambia continuamente, la señal toma constantemente cualquiera de los muchos valores posibles.

Entonces, los sensores analógicos son adecuados para rastrear continuamente la grandeza física cambiante, por ejemplo voltaje terminal de termopar señala un cambio de temperatura, y el voltaje en el devanado secundario del transformador de corriente es en cierto período proporcional a la corriente del circuito controlado. El micrófono es un sensor de cambios de presión de una onda de sonido, etc.

Los sensores digitales, a su vez, generan una señal de salida que puede grabarse. en forma de una secuencia de valores numéricos, a menudo la señal es binaria, es decir, un nivel de señal alto o bajo (cero). Cuando una señal del sensor digital necesita transmitirse a través de un canal analógico, como una radio, recurren a la modulación.

Los sensores digitales dominan los sistemas de comunicación porque sus señales de salida se regeneran fácilmente en el repetidor, incluso si hay ruido presente. Y la señal analógica, en este sentido, será distorsionada por el ruido, y los datos resultarán inexactos. Al transmitir información, los sensores digitales son más aceptables.

Veamos ejemplos simples específicos, primero un sensor analógico, luego uno digital, y en nuestro ejemplo estos sensores medirán el mismo parámetro: la corriente.

Sensor de corriente analógico

Sensor de corriente analógico en transformador de corriente. ¿Por qué analógico? Porque en este caso, la corriente puede aumentar, por ejemplo, de 0 a 5 amperios, mientras que el voltaje (señal) en la salida aumentará proporcionalmente de 0 a 1 voltio. Tal sensor permite el monitoreo continuo de la corriente en el circuito medido.

Por ejemplo, estar instalado en Fuente de alimentación PWM, el sensor de corriente analógico generará una señal de retroalimentación analógica, y cuanto mayor sea su valor, mayor será la corriente en el circuito de carga que fluye en este momento, y el circuito de ajuste de ancho de pulso de control, construido en un comparador, reducirá la duración del pulso de control, llevando la corriente de carga al valor nominal requerido, de modo que la potencia de salida no aumente de manera inaceptablemente alta.

Sensor de corriente digital

Ahora digamos que estamos tratando con un convertidor de energía eléctrica resonante, donde es necesario monitorear las fluctuaciones de corriente en un circuito LC resonante, y un parámetro importante será no solo y no tanto la magnitud de la corriente como su dirección.

En este caso, también puede usar un transformador de corriente, solo la salida del transformador de corriente no se cargará en la resistencia, sino en el diodo zener o en los diodos limitadores. ¿Qué le dará?

Cuando la corriente fluye en una dirección, el voltaje en el lado secundario del transformador de corriente tendrá un cierto valor alto, y cuando está en la otra dirección, un cierto valor bajo. Entonces resulta que "1" y "0" - una señal digital, y no se necesitan valores intermedios, son monitoreados por otro circuito, analógico.

Los sensores de dirección actuales también se pueden implementar sobre la base del efecto Hall (sensores Hall digitales), pero en nuestro ejemplo el objetivo era mostrar la diferencia fundamental entre los sensores analógicos y digitales, así que dejemos a un lado el sensor Hall.