Sistemas de señal actuales

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Anonim

Sistemas de señal actuales

Capítulo 9 - Señales de instrumentación eléctrica


Es posible mediante el uso de amplificadores electrónicos diseñar un circuito que emite una cantidad constante de corriente en lugar de una cantidad constante de voltaje. Esta colección de componentes se conoce colectivamente como una fuente actual, y su símbolo se ve así:

Una fuente de corriente genera tanto o tan poco voltaje como sea necesario a través de sus conductores para producir una cantidad constante de corriente a través de él. Esto es exactamente lo opuesto a una fuente de voltaje (una batería ideal), que producirá tanta o tan poca corriente como lo exija el circuito externo para mantener constante su voltaje de salida. Siguiendo la simbología de "flujo convencional" típica de los dispositivos electrónicos, la flecha apunta contra la dirección del movimiento del electrón. Disculpas por esta notación confusa: ¡otro legado de la falsa suposición de Benjamin Franklin sobre el flujo de electrones!

Las fuentes de corriente se pueden construir como dispositivos variables, al igual que las fuentes de voltaje, y se pueden diseñar para producir cantidades muy precisas de corriente. Si un dispositivo transmisor fuera construido con una fuente de corriente variable en lugar de una fuente de voltaje variable, podríamos diseñar un sistema de señal de instrumentación basado en corriente en lugar de voltaje:

El funcionamiento interno de la fuente de corriente del transmisor no debe ser una preocupación en este punto, solo el hecho de que su salida varía en respuesta a cambios en la posición de flotación, al igual que la configuración del potenciómetro en el sistema de señal de voltaje. .

Fíjate ahora cómo el indicador es un amperímetro en lugar de un voltímetro (la báscula está calibrada en pulgadas, pies o metros de agua en el tanque, como siempre). Debido a que el circuito es una configuración en serie (teniendo en cuenta las resistencias del cable), la corriente será exactamente igual a través de todos los componentes. Con o sin resistencia del cable, la corriente en el indicador es exactamente la misma que la corriente en el transmisor, y por lo tanto no se incurre en ningún error ya que puede haber un sistema de señal de voltaje. Esta garantía de degradación cero de la señal es una ventaja decidida de los sistemas de señal actuales sobre los sistemas de señal de voltaje.

El estándar de señal actual más común en el uso moderno es el bucle de 4 a 20 miliamperios (4-20 mA), con 4 miliamperios que representan 0 por ciento de medición, 20 miliamperios que representan 100 por ciento, 12 miliamperios que representan 50 por ciento, y así sucesivamente. Una característica conveniente del estándar de 4-20 mA es su facilidad de conversión de señal a instrumentos de indicación de 1-5 voltios. Una simple resistencia de precisión de 250 ohmios conectada en serie con el circuito producirá 1 voltio de caída a 4 miliamperios, 5 voltios de caída a 20 miliamperios, etc.

 ---------------------------------------- | Porcentaje de | 4-20 mA | 1-5 V | | medida | señal | señal | ---------------------------------------- | 0 | 4, 0 mA | 1.0 V | ---------------------------------------- | 10 | 5.6 mA | 1.4 V | ---------------------------------------- | 20 | 7.2 mA | 1.8 V | ---------------------------------------- | 25 | 8.0 mA | 2.0 V | ---------------------------------------- | 30 | 8.8 mA | 2.2 V | ---------------------------------------- | 40 | 10, 4 mA | 2.6 V | ---------------------------------------- | 50 | 12.0 mA | 3.0 V | ---------------------------------------- | 60 | 13, 6 mA | 3.4 V | ---------------------------------------- | 70 | 15, 2 mA | 3.8 V | ---------------------------------------- | 75 | 16.0 mA | 4.0 V | --------------------------------------- | 80 | 16.8 mA | 4.2 V | ---------------------------------------- | 90 | 18, 4 mA | 4.6 V | ---------------------------------------- | 100 | 20.0 mA | 5.0 V | ---------------------------------------- 

La escala de bucle de corriente de 4-20 miliamperios no siempre ha sido el estándar para los instrumentos actuales: durante un tiempo también había un estándar de 10-50 miliamperios, pero ese estándar se ha quedado obsoleto desde entonces. Una razón de la supremacía del bucle de 4-20 miliamperios fue la seguridad: con voltajes de circuito más bajos y niveles de corriente más bajos que en diseños de sistemas de 10-50 mA, había menos posibilidades de lesiones personales y / o la generación de chispas capaces de encender atmósferas inflamables en ciertos entornos industriales.

  • REVISIÓN:
  • Una fuente de corriente es un dispositivo (usualmente construido de varios componentes electrónicos) que emite una cantidad constante de corriente a través de un circuito, muy similar a una fuente de voltaje (batería ideal) que emite una cantidad constante de voltaje a un circuito.
  • Un circuito de instrumentación de "circuito" actual se basa en que el principio del circuito en serie de la corriente es igual a través de todos los componentes para asegurar que no haya error de señal debido a la resistencia del cableado.
  • El estándar de señal de corriente analógica más común en el uso moderno es el "bucle de corriente de 4 a 20 miliamperios".