Robótica — UNIMET
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Escalamiento ADC

Tema 4

Convierte un voltaje en código digital y escálalo a unidades de ingeniería. Ajusta la resolución y la referencia para ver cómo cambian el escalón de cuantización y el error de la medida.

Curva de transferencia (ideal, con la meseta de saturación)

Código digital en función del voltaje de entradaVref0 V6 V01023

Zoom: el bloque de ocho escalones donde cae la entrada

Escalones de cuantización alrededor del punto de trabajo2.5000 V2.5391 V512

Error de cuantización en esa misma ventana

Diente de sierra del error de cuantización1 LSB0
Resolución
Voltaje de referencia
Ajuste fino
Magnitud medida

código = floor(Vin · 2ⁿ / Vref) · LSB = Vref / 2ⁿ

Código digital

512

Resolución (1 LSB)

4.883mV

Voltaje reconstruido

2.5000V

Error de cuantización

0.000mV

Error en LSB

0.000LSB

Estado

normal

Binario

10 0000 0000

Hexadecimal

0x200

Niveles

1024

Valor escalado (temperatura)

50.05°C

Qué observar

Sube la resolución de 8 a 16 bits sin mover nada más: el escalón del zoom se achica y el diente de sierra de abajo se vuelve más fino. El error nunca llega a 1 LSB — esa línea ámbar es el techo — y es el piso de incertidumbre de la medida por bueno que sea el sensor.

Con el deslizador solo no se puede recorrer la ventana: en 16 bits un LSB son 76 µV, y un píxel del deslizador vale más de doscientos códigos. Para eso están los botones de ajuste fino. Pulsa +1 LSB varias veces y el escalón azul avanza por la ventana; al pasar del octavo, la ventana salta al bloque siguiente. Con +¼ LSB el código no cambia: lo que sube es el error, y el punto trepa el diente de sierra hasta caer de golpe al entrar al escalón siguiente.

Saturación

Lleva la entrada por encima de Vref. El código se queda clavado en el máximo, la curva se vuelve una meseta roja y el error deja de estar acotado: con 6 V y Vref de 5 V el error es de 1005 mV, más de doscientos LSB. Ya no es cuantización, es información perdida.

Por eso bajar Vref es un intercambio, no una mejora gratis: con 1,1 V cada cuenta vale menos milivoltios y se mide mejor una señal pequeña, pero todo lo que pase de 1,1 V se pierde.

El escalamiento

El valor escalado usa el fondo de escala completo: valor = min + (código / (2ⁿ − 1)) · (max − min), que es lo que hace map() en Arduino. La magnitud física hereda la escalera: entre dos códigos consecutivos no hay valores intermedios posibles, y esa distancia es la resolución real de tu medida en grados o en centímetros.