Sistemas de señales de voltaje

El uso de voltaje variable para señales de instrumentación parece una opción bastante obvia para explorar. Veamos cómo se puede usar un instrumento de señal de voltaje para medir y transmitir información sobre el nivel del tanque de agua:

El "transmisor" en este diagrama contiene su propia fuente de voltaje regulada con precisión, y el ajuste del potenciómetro se varía mediante el movimiento de un flotador dentro del tanque de agua siguiendo el nivel del agua. El "indicador" no es más que un voltímetro con una escala calibrada para leer en alguna unidad de altura del agua (pulgadas, pies, metros) en lugar de voltios.

A medida que cambia el nivel del tanque de agua, el flotador se moverá. A medida que se mueve el flotador, el limpiador del potenciómetro se moverá correspondientemente, dividiendo una proporción diferente del voltaje de la batería para pasar por el cable de dos conductores y hasta el indicador de nivel. Como resultado, el voltaje recibido por el indicador será representativo del nivel de agua en el tanque de almacenamiento.

Este sistema elemental de transmisor / indicador es confiable y fácil de entender, pero tiene sus limitaciones. Quizás lo más importante es el hecho de que la precisión del sistema puede verse afectada por una resistencia excesiva del cable. Recuerde que los voltímetros reales consumen pequeñas cantidades de corriente, aunque es ideal que un voltímetro no consuma ninguna corriente. Siendo este el caso, especialmente para el tipo de movimiento de medidor analógico pesado y resistente que probablemente se use para un sistema de calidad industrial, habrá una pequeña cantidad de corriente a través de los cables de 2 conductores. El cable, que tiene una pequeña cantidad de resistencia a lo largo de su longitud, caerá en consecuencia una pequeña cantidad de voltaje, dejando menos voltaje en los cables del indicador que en los cables del transmisor. Esta pérdida de voltaje, por pequeña que sea, constituye un error de medición:

Se han agregado símbolos de resistencia a los alambres del cable para mostrar lo que está sucediendo en un sistema real. Tenga en cuenta que estas resistencias pueden minimizarse con alambre de gran calibre (con un costo adicional) y / o sus efectos mitigados mediante el uso de un voltímetro de alta resistencia (¿balance nulo?) Para un indicador (con complejidad adicional).

A pesar de esta desventaja inherente, las señales de voltaje todavía se utilizan en muchas aplicaciones debido a su extrema simplicidad de diseño. Un estándar de señal común es 0-10 voltios, lo que significa que una señal de 0 voltios representa el 0 por ciento de la medición, 10 voltios representa el 100 por ciento de la medición, 5 voltios representa el 50 por ciento de la medición, etc. Los instrumentos diseñados para emitir y / o aceptar este rango de señal estándar están disponibles para su compra en los principales fabricantes. Un rango de voltaje más común es de 1 a 5 voltios, que hace uso del concepto de "cero vivo" para la indicación de fallas en el circuito.

REVISAR:

• El voltaje de CC se puede utilizar como una señal analógica para transmitir información de un lugar a otro.
• Una gran desventaja de la señalización de voltaje es la posibilidad de que el voltaje en el indicador (voltímetro) sea menor que el voltaje en la fuente de señal, debido a la resistencia de la línea y al consumo de corriente del indicador. Esta caída de voltaje a lo largo de la longitud del conductor constituye un error de medición del transmisor al indicador.