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El mundo en el que estamos es analógico, las variables físicas de: temperatura, presión, velocidad, peso, entre otras, son continuas, es decir una señal analógica contiene todos los valores en el rango en que existe, los sistemas analógicos están construidos para tratar este tipo de señales.
En el mundo digital las variables se consideran discretas, es decir tienen, valores acotados, lo que permite que se pueda trabajarlas con una codificación de números, con sistemas llamados digitales.
En el mundo real o analógico las señales que se captan de las diferentes variables físicas, son continuas es decir, aunque una señal este entre dos valores, digamos entre 0 y 1 volt, existen todos los valores; 0.1. 0.01, 0.001 y así sucesivamente. Y entré 0.0 y 0.1 también están todos los valores; 0.001, 0.002, etc. Dicho de otra manera una señal analógica al ser continua tiene todos los valores entre un lapso dado, esto es tiene una cantidad infinita de valores.
Esto genera el problema de indicar el valor numérico de una variable física.
Para ilustrar la problemática, lo haremos con ejemplos:
Ejemplo 1.- Para medir el peso de una persona con básculas analógicas, las cuales son construidas a base de palancas, balanzas, pesos conocidas, resortes etc. Pero no es lo mismo obtener una medida de tres cifras significativas (que tiene valor representativo), que una de, 4 o 5 cifras, esto es:
No es lo mismo 60.3 kgr que 60.34 o 60.345 kgr
Pues para mostrar los resultados en cuanto a número de cifras significativas se requiere de un mejor maquinado cada vez de mayor complejidad en su construcción, según los números de cifras significativas deseado la complejidad y costo ira en aumento.
Figura 3. Báscula
Velocímetro
Para medir la velocidad, el velocímetro construido a base de engranes, principalmente.
Figura 4. Velocímetro de engranes
Se presenta el mismo problema, pues al aumentar el número de cifras significativas aumenta tanto la complejidad de maquinado como el costo.
Son ejemplos de sistemas analógicos.
El reloj para medir el tiempo, lo mismo a base engranes y resortes.
Un radio, construido a partir componentes electrónicos
Investigar hasta cuantas cifras significativas se ha podido medir la temperatura de una substancia.
Cabe señalar que los sistemas analógicos sufren de gran contaminación de ruido, al generarse los datos y al transmitirlos.
Señal digital
La señal digital es una señal acotada, es decir solo tiene, en un lapso dado los valores determinados requeridos para manipular la señal entre los valores deseados. Dicho de otra forma, la señal al no tener infinidad de valores, se puede representar con números.
Recordando al científico Rene Descartes el cual desarrollo el mapa cartesiano, que permite representar una señal continúa en un mapa cartesiano con puntos, cuántos, los que sean necesarios, pero nunca un número infinito de ellos, como hacerlo, lo veremos en el capítulo V, dedicado a la conversión entre sistemas de analógico al digital y de digital a analógico.
Ejemplo 2.- Representación en mapa cartesiano de una señal analógica y la señal digital muestreada, notar que a más líneas en cualesquiera ejes o ambos, ya sea vertical u horizontal, se tendrá un mejor muestreo.
Figura 5. Figura de mapa cartesiano señal analógica y la representación de esta misma en señal digital
No se omite mencionar que a través de códigos numéricos o alfanuméricos con un sistema digital se puede, además de realizar cálculos matemáticos: escribir, dibujar, hablar, fotografiar, comunicarse, entre otras actividades.
Para escribir letras, estas pueden ser hechas a base de puntos, entre más puntos se tengan mayor será la definición de la letra, lo mismo para un dibujo entre más puntos mayor nitidez del dibujo es decir se pueden emplear la cantidad de puntos requerida para alcanzar la nitidez deseada en cualquier actividad a realizar.
Y una parte muy importante con los sistemas digitales es posible transmitir información con mucho menor ruido.
Microprocesadores
Los microprocesadores son la base o el cerebro de las computadoras pues tienen la capacidad de realizar gran cantidad de operaciones aritméticas por segundo, hacer múltiples tares, con múltiples usuarios, comunicaciones, etc. Para ello se requiere además del microprocesador unidades de memoria, de entrada-salida como son los monitores, teclado, “mouse”, de programas que realicen paso a paso la actividad deseada, etc. El hoy en día no se concibe sin el uso de las computadoras, hasta se dice que estamos en la era digital.
Microcontroladores
Los microcontroladores son por así decirlo pequeños dispositivos que pueden realizar lo que hace una computadora, pero eso si, solo una tarea y con solo un usuario, es decir se puede por ejemplo adquirir datos, realizar un programa o una actividad.
Son de precio muy por abajo respecto al costo de una computadora. Por lo que para hacer una sola actividad se prefiere usar un microcontrolador por su costo y mantenimiento.
Baste decir como ejemplo que en un automóvil actual se tienen del orden de 120 microcontroladores, en el que uno detecta el nivel de gasolina, otros controlan a los inyectores de gasolina, etc. Muchos de ellos son repetidos en razón de que si se descompone uno el otro entra en funcionamiento y el auto sigue operando, pero al mismo tiempo, se prende un foco en forma de motor en el tablero que indica que, aunque el auto trabaja, algo está fallando y se debe llevar al taller mecánico; comentario, si el foco en forma de motor parpadea, es requisito llevarlo de inmediato al taller pues la falla es peligrosa para el buen funcionamiento del automóvil y salud de los tripulantes.
Por otro lado no se omite el mencionar que el concepto llamado - internet de las cosas-, que significa que se pueden operar a distancia cosas, como refrigeradores, luces, motores, puertas, etc. Requiere del uso de microcontroladores y sistemas digitales entre otros dispositivos.
