Señales analógicas y digitales

Señales analógicas- microcontroladores.

Ante todo, una señal eléctrica es aquella generada por fenómenos electromagnéticos, definida por una diferencia de tensión entre dos puntos cargados eléctricamente o la variación de la corriente fluyendo a través de un conductor en el transcurrir del tiempo. Luego, se pueden distinguir en dos grandes tipos, las analógicas y las digitales. Las primeras, son aquellas que varían continuamente en el tiempo, como una en la que los valores de tensión varían constantemente en forma de corriente alterna, incrementando su valor durante medio ciclo y disminuyéndola en el medio ciclo siguiente, ese cambio genera un trazado en forma de onda sinusoidal, representable por una función matemática continua.

Por otro lado, se tienen las señales eléctricas digitales, en que cada signo que codifica su contenido se analiza en términos de magnitudes indicadoras de valores discretos, conmutando casi instantáneamente de una polaridad positiva a una negativa, generando una forma de onda cuadrada simétrica. Claro, físicamente la señal no es perfectamente discreta porque los campos electromagnéticos suelen ser continuos, pero en la práctica, es una excelente aproximación.

        Entonces, haciendo énfasis en las señales analógicas, si bien los microcontroladores se emplean mayormente para procesamiento de señales digitales, las analógicas no se quedan atrás en relevancia, pues son la base del funcionamiento de muchos dispositivos empleados en la vida cotidiana y en la industria, ya sea en el procesamiento de audio, de señales de salida de algún sensor dentro de un proceso industrial, pues por ejemplo, gracias a que los PIC incluyen convertidores Analógico/Digitales, el control de variables como temperatura, presión flujo puede realizarse con circuitos sumamente simples. Con unas cuantas resistencias y un buen sensor de temperatura se puede hacer un termostato o un controlador de flujo, así como en el control de robots, servomecanismos, reconocimiento de voz, tareas secuenciales, etc.

Es importante mencionar que los microcontroladores poseen la capacidad de leer niveles de voltaje de tipo TTL, entre 0 y 5 voltios por defecto (no se deben superar los 5V bajo ninguna circunstancia).

        Claro, para tratar una señal en un PIC se deben tener ciertas consideraciones, pues primero hay que designar mediante instrucciones de programa los pines que actuarán como terminales de señales analógicas así como el momento en que se usarán, puesto que la manera en que trabaja con esas señales es mediante el conversor Analógico/Digital, el cual efectúa un proceso denominado muestreo., y solo puede usar en un determinado instante en una sola entrada, claro que al trabajar con frecuencias muy altas, para la percepción humana parece que las procesara al mismo tiempo, pero en realidad, trabaja con una a la vez.

Luego, una de las características fundamentales de los convertidores Analógico-Digital de los PIC, es la resolución (de n bits), pues dependiendo de la referencia (normalmente de 0 a 5 voltios) indica en cuantas 2^n partes iguales se dividirá el voltaje en la entrada, o sea, si la resolución es de 10 bits, el voltaje en la entrada se divide en 1024 partes o niveles iguales (10 bits, 2^10 es 1024), si fuera de 8 bit, en 256 partes, si fuera de 16,  en 65536, y así sucesivamente.

Por ejemplo, en un convertidor ADC de 12 bits, el voltaje se dividiría en 4096 niveles iguales (2^10 =4096). Entonces a la salida del convertidor, el voltaje leído representará alguno de los valores binario entre 0 y 4095, de esta manera, cuando se tienen 0V, el convertidor registrará 0; Si se tienen 5V, un convertidor registrará 1023 si la resolución es de 10 bits y 4095 si la resolución es de 12 bits.

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