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Solución:
Depende de lo que le gustaría hacer con las lecturas de su termopar.
El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon básicamente dice que debe asegurarse de que la frecuencia más alta de su señal esté por debajo de la mitad de la frecuencia de muestreo (fn).
¿Qué significa y es necesario cumplir con él?
Si lo cumples, te aseguras que no sufrirás problemas de aliasing y te garantiza que tu señal digitalizada contiene suficiente información para recuperar perfectamente la señal analógica inicial. La mayoría de los procesamientos de señales digitales requieren que la señal de entrada no tenga alias para calcular resultados significativos. Si desea realizar un filtrado digital o incluso un PID, se recomienda encarecidamente garantizar el cumplimiento del teorema de muestreo de Nyquist-Shannon o es posible que encuentre comportamientos extraños.
Si desea cumplir con el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, debe asegurarse de que el contenido de la señal en fn y superior sea cero. Esto no es posible porque todos los filtros del mundo real “atenuan” y no “descartan”…
Puede aproximarse a esto teniendo un filtro que rechace suficientemente las frecuencias por encima de fn. “suficientemente” depende del nivel de ruido y de la aplicación, pero elijamos 40dB aquí.
Si usa un filtro RC simple (un filtro de primer orden), entonces tiene una reducción gradual del filtro de -20dB/década. Por lo tanto, la frecuencia de corte (fc) de su filtro debe ser 2 décadas (100 veces) más pequeña que 2 Hz para garantizar al menos 40 dB de atenuación después de fn.
$$ fc = 2 Hz/100 = 0,02 Hz$$
Bueno, ¡esto no es práctico!
Podría usar filtros de orden superior con 40dB/décadas. después:
$$ fc = 2 Hz/10 = 0,2 Hz$$
Esto es mejor, pero aún no es fácil de hacer. Aquí, la mejor manera sería adquirir las lecturas de los termopares mucho más rápido, digamos a 200 kHz. Se puede configurar un filtro antialiasing de primer orden a 1 kHz para garantizar -40 dB a fn (100 kHz).
¡Es mucho más fácil construir un filtro de 1kHz que uno de 0.1Hz!
Luego, aplica un filtro digital de diezmado de 100 veces y recupera su señal de 2 Hz.
Rara vez, pero a veces usted conoce su ruido lo suficientemente bien como para que pueda igualar un filtro de rechazo.
Por ejemplo, adquiere a 2Hz. El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon decía que debe asegurarse de no tener nada por encima de 1 Hz. Si sabe por diseño que nada puede acoplarse con su sensor y no será nada por encima de 1 Hz, entonces no necesita ningún filtro. Si sabe que es probable que solo esté presente una señal de 50/60 Hz, entonces un filtro de rechazo de 50/60 Hz es suficiente.
Como siempre, el objetivo es asegurarse de que tiene nada por encima de fs. Puede ser por diseño (blindaje, termopar lento, ambiente libre de ruido, …) o por filtrado.
Para los termopares, el gran problema es la captación de ruido en lugar del ruido intrínseco del sensor. Además, la mayoría de los termopares, particularmente cuando se acoplan a un objeto físico, tendrán constantes de tiempo térmico del orden de segundos o más. Entonces, su “mejor” opción para un ADC con una frecuencia de muestreo de 2 Hz es del orden de 1 Hz. si su blindaje es bueno, puede salirse con la suya con frecuencias de corte bastante más altas.
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