Acondicionamiento

01 · Punto de partida

El sensor solo no alcanza

Tu NTC da 1,15–3,68 V: entra directo a un ADC 0–5 V... pero con ruido de red, sin protección y desperdiciando rango. El acondicionamiento es la cadena de 5 eslabones entre el transductor y el conversor: escala, nivel, filtrado, protección y verificación. Cada eslabón es simple; juntos hacen robusto.

Este tema recorre la cadena con un ejemplo completo y deja el checklist para todos tus sensores.

• ¿Cuáles son los eslabones y en qué orden?
• ¿Cómo llevo mi sensor al rango 0–5 V?
• ¿Qué filtro previo necesita el muestreo?
• ¿Cómo protejo la entrada del micro?

02 · Cadena

Los 5 eslabones con ejemplo NTC

1. 1
   Escala: entrar en rango.

   NTC 1,15–3,68 V ya cabe en 0–5 V: sin atenuar. Un mic de 10 mVpp necesitaría ×500 (Tema 17).

2. 2
   Nivel: centrar si hace falta.

   Señal ±1 V se monta sobre 2,5 V de offset para ADC unipolar (cómo, en Tema 11 con acoplo).

3. 3
   Filtro anti-alias.

   RC con fc bajo la mitad del muestreo: muestreo 100 Hz → fc ≈ 48 Hz (3,3k + 1 µF).

4. 4
   Protección.

   Serie 1k + clamp a 5 V/GND (diodos o Zener 5,1 V): sobretensiones mueren acá, no en el micro.

5. 5
   Verificación.

   Multímetro en el nodo ADC: rango, rizado y respuesta al estímulo antes de programar.

03 · Escala y nivel

Llevar al rango 0–5 V

Regla de aprovechamiento: usar el máximo rango posible sin saturar. 1,15–3,68 V usa la mitad del ADC (9 bits efectivos de 10): aceptable; si necesitás más, amplificar y centrar (Temas 16–17).

04 · Filtro y protección

Anti-alias + clamp calculados

Filtro RC previo

fc = 1/(2πRC) bajo fs/2: con muestreo 100 Hz, fc ≈ 48 Hz (3,3k + 1 µF). Atenúa lo que el ADC no debe ver.

Serie limitadora

1k en serie a la entrada: con clamp limita la corriente de falla a mA. Barata y obligatoria.

Clamp a rieles

Dos diodos (o Schottky) a 5 V y GND, o Zener 5,1 V a GND: recortan sobretensiones antes del pin.

Verificación con estímulo

Mano tibia en NTC, tapar LDR: la cadena responde punta a punta. Sin estímulo no hay test.

05 · Cadena en código

Diseñador de acondicionamiento

Entra rango del sensor y ADC: sale escala, filtro, protección y aprovechamiento:

import math

def acondicionar(vmin_sen, vmax_sen, adc_max=5.0, fs_hz=100.0):
    usa = vmax_sen - vmin_sen
    print(f"Sensor {vmin_sen}-{vmax_sen}V: usa {usa/adc_max*100:.0f}% del ADC")
    if vmax_sen <= adc_max and vmin_sen >= 0:
        print("Escala: DIRECTO (entra en rango)")
    else:
        print("Escala: ATENUAR/AMPLIFICAR (Temas 16-17)")
    fc = fs_hz / 2
    r, c_uF = 3300, 1 / (2 * math.pi * 3300 * fc) * 1e6
    print(f"Filtro: fc={fc:.0f}Hz -> R=3,3k C={c_uF:.2f}uF (E12: 1uF)")
    print("Protección: serie 1k + clamp a 5V/GND")
    return usa / adc_max


acondicionar(1.15, 3.68)
acondicionar(0.01, 0.02, fs_hz=8000)

El mic (10–20 mV) usa 0 % del ADC: ¿qué ganancia pedirías? ¿Con qué etapa (Tema 17)?

Comparador de filtros

Elegir R y C para cada frecuencia de muestreo:

def filtro_para(fs_hz, c_uF=1.0):
    fc = fs_hz / 2
    r = 1 / (2 * math.pi * fc * c_uF * 1e-6)
    print(f"fs={fs_hz}Hz fc={fc:.0f}Hz: R={r:.0f} con C={c_uF}uF")
    return r


for fs in [10, 100, 1000, 8000]:
    filtro_para(fs)

06 · Analogía programador

Middleware de validación

1. 1
   Escala = normalizar.

   Llevar input al rango esperado [0,5], como normalizar features antes del modelo.

2. 2
   Filtro = rate limit.

   Dejar pasar lo útil, atenuar lo rápido dañino: throttling frecuencial.

3. 3
   Protección = validación.

   Clampear y limitar antes de procesar: sanear input hostil del mundo físico.

07 · Exploración

Laboratorio: diseñar la cadena

Elegí el sensor: el laboratorio propone escala, filtro, protección y aprovechamiento del ADC.

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué el mic pide amplificar y el NTC no?
2. ¿Qué pasa si el industrial entra directo al ADC?
3. ¿Qué eslabón falta si medís bien pero el micro lee basura?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de cadena

Ejercicio 1: NTC completo

Con acondicionar(1.15, 3.68): ¿aprovechamiento? ¿Filtro para fs 100 Hz? Montá divisor + RC + serie y medí con estímulo.

Ejercicio 2: mic imposible directo

Con acondicionar(0.01, 0.02, fs_hz=8000): ¿usa cuánto? ¿Qué ganancia pide? ¿Qué filtro previo?

Ejercicio 3: industrial seguro

0–10 V a ADC 5 V con fs 1 kHz. Diseñá escala + filtro + protección con código y tablas. ¿R del divisor para no cargar la fuente?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Cadena completa hasta el ADC. Ahora, el elefante: en el próximo tema, impedancias y por qué el divisor solo no alcanza.