Alimentación y salida de sensores

[samgut]

Hola amigos, necesito un poco de sus sabios consejos!!

Primero:

Tengo varios sensores, los cuales se alimentan con un voltaje fijo (entre 10V y 30V). Actualmente los alimento con un voltaje de 12V y 1A (es lo máximo que entrega mi fuente), pero quiero alimentarlos con un voltaje mayor. Para esto compré un transformador de 24V y 2A. El problema es que no se cual es la corriente máxima que puedo suministrarle al sensor para no quemarlo!! Tengo miedo de que la corriente que me entrega este nuevo transformador sea demasiada.

Segundo:

La salida de algunos de estos sensores va de 0 a 10V. Para no quemar el sistema de adquisición de datos, quiero reducir esta salida, pero es importante no perder la información que los sensores me entregan (ya que son sensores de posición análogos, me entregan un voltaje en función de la posición), entonces: ¿Como puedo transformar la salida inicial de 0-10V a 2-8V?
Por otra parte, tengo un sensor que entrega una salida en corriente de 4 a 20 mA. ¿Cómo transformo esta salida en corriente a voltaje?
¿Existe alguna razón especial por la cual se entrega corriente en este rango? (la mayoria de los sensores que he visto lo hacen así)

Gracias de antemano por sus respuestas.

Saludos!!

 

[ecotronico]

Hola samgut :

1-
Cuando alimentas un dispositivo (o sistema electronico) con una fuente de tension, la corriente depende del valor de la carga. Si la fuente de tensión es fija en amplitud, debe cumplirse la ley de ohm. Entonces si tu fuente de tension dice 24V y 2A eso significa que la tensión siempre será cercana a 24V, pero la corriente depende de lo que le conectes. Esos 2A son la corriente máxima que puedes sacarlea la fuente.
Seria interesante que midieras con un amperimetro el consumo de corriente de tu sensor. Si es menos de 0,5 A no tendrás problema alguno de cambiar a la fuente de 24 V.

2-
Veo que eres muy precavido con los rangos.
Te cuento que tu sensor debería tener un sistema capaz de limitar la tensión hasta 10V y no habria ningun problema en conectarlo directamente.
Si quieres trabajar en el rango 2-8V, deberás agregar una etapa de offset y un divisor de tensión.

3-
Aca hay informacion referente a la razon de usar 4-20mA:
https://www.forosdeelectronica.com/f27/lazo-corriente-4-20ma-13256/

4-
Para transformar a tensión, puedes usar una resistencia de 470 ohm.
Así tendrás un rango de 1,88V a 9,4V

 

[samgut]

Muchas gracias metalmetropolis. Me ha servido mucho tu respuesta.
La información sobre el lazo de corriente está completísima!

Sobre la transformación de los 4 - 20 mA, estaba pensando hacerlo con una resistencia y luego un AO, mas un voltaje de referencia (de esta forma se puede dejar una salida de 1 hasta 9V); pero creo que es mucho atao, si en realidad basta solo con la resistencia, luego configuro el sistema de adquisición de datos. Lo que pasa es que estoy realizando mi tesis, y necesito ponerle "algo de color" jaja

Permíteme hacerte otra consulta:

¿Cuál sería la diferencia entonces,entre colocar a la salida simplemente una resistencia, o un AO más la resistencia (como multiplicador), o un AO super acondicionado (con resistencias y voltaje de referencia)?

Muchas gracias, saludos

Samuel

 

[Cacho]

Lo que pasa es que estoy realizando mi tesis, y necesito ponerle "algo de color"...

Lo que más se valora en un diseño no es la complejidad, sino la simplicidad.

Lograr hacer todo con sólo tres componentes es algo que asombra a cualquier profesor. Lograr hacerlo con un montón de cosas, PICs, transistores, operacionales y demás, asombra a muchos sólo por el hecho de que funcione.

Sé ingenioso en tu diseño, no "ingenieroso"

Saludos

 

[samgut]

Sé ingenioso en tu diseño, no "ingenieroso"

Tomaré tu recomendación Cacho.
Pero más allá de la estética, ¿Cuales son las razones para colocar un Amp.Omp. con un voltaje de referencia, en vez de una simple resistencia, para transformar el lazo de corriente a voltaje?

 

[Cacho]

...¿Cuales son las razones para colocar un Amp.Omp. con un voltaje de referencia, en vez de una simple resistencia, para transformar el lazo de corriente a voltaje?

Y frente a variaciones en la corriente, ¿qué pasaría con una resistencia sola?
¿Y con el operacional?

En definitiva, todo pasa por saber quién manejará la corriente.
Dos dudas: Tu tesis, ¿de qué carrera será? ¿Cuál es el proyecto en concreto? (esquema )

Saludos

 

[samgut]

Hola Cacho. Estaba super ocupado y no habia podido escribir antes.

El objeto que entrega la corriente es un sensor de posición inductivo análogo (sensa entre 0 y 6 mm), entrega corriente en función de que tan cerca de el esté un metal (de 4 a 20 mA). Es alimentado con 24V.

El sistema de adquisición de datos de la NI mide voltaje (0 hasta 10 V), es por esto que necesito transformar la corriente que entrega el sensor a voltaje. Para esto puedo hacerlo como muestra la figura 1, colocando simplemente una resistencia, o según la segunda figura, colocando una resistencia junto a un A.O. La pregunta fundamental es: ¿Que ventaja me agrega el colocar ese A.O, con respecto a colocar sola la resistencia?

Mi tesis es de Ingeniería Física. Estoy especializándome en instrumentación. EL trabajo completo es la determinación de la posición de unos metales, para eso ocupo los sensores inductivos. Con la tarjeta de adquisición de datos de la NI pretendo pasar esas mediciones al PC y por medio del LabVIEW hacer una interfase que me indique donde se encuentra ese metal. A partir de esa medida un operario toma una decisión. Ese es el trabajo.

Bueno, espero tu respuesta. Gracias.

Saludos!

 

[Cacho]

La pregunta fundamental es: ¿Que ventaja me agrega el colocar ese A.O, con respecto a colocar sola la resistencia?

A ver...

​

En el primer circuito tenés la resistencia nomás y en el segundo está el operacional también (sin carga, pero digamos que está).


En el primer caso es claro que si la corriente que entrega tu fuente (el sensor en definitiva) es I, en R1 se va a dar una caída de I*R1. Esa es la tensión que medís.
Supongamos que tu voltímetro consume 1mA (hagamos números fáciles ), entonces eso es un error que vas a tener que considerar a la hora de calcular lo que está pasando con el aparato.
En la resistencia habrá una corriente de 3 a 19mA (el otro mA se va por el medidor), así que la tensión será un poco distinta a la esperable. Y si la corriente que toma el medidor fuera variable... Estamos en problemas.

En el segundo caso, con el operacional, medís la salida de tensión que tenés ahí. La corriente que consuma el medidor la proporciona el operacional y... Caramba, ahora no me importa, porque la tensión no va a variar. Y si el consumo del medidor no fuera constante... Tampoco importa.
Más aún, adaptar la salida de tensión a los valores que se te antoje es bastante fácil, simplemente hay que variar la ganancia del operacional (dibujé un seguidor nomás).

Supongamos que, por ejemplo, tenés una resistencia de 1k en los esquemas de arriba. Entonces vas a tener una variación de 4 a 20V según tengas 4 a 20mA de corriente, nada raro.

Si el voltímetro consumiera 1mA, las lecturas serían de 3 a 19V en el primer caso. En el segundo mantenés los 4 a 20V.
Si quisieras que la tensión de salida fuera de 2 a 10V sólo necesitarías configurar el operacional con una ganancia de 0,5 y está hecho (bueno, para eso necesitarías hacerlo inversor). O ponés una resistencia de 500 Ohm (dos de 1k en paralelo) y lo dejás como seguidor.
Esto nos deja en un lugar interesante, que es el de poner una resistencia relativamente chica (digamos que 50-100 Ohm) y amplificar la tensión conseguida. Con eso la llevás a lo que mejor te convenga.
Y si necesitaras varias señales de distintos valores para distintos sensores, podrías poner varios operacionales (en paralelo o en cascada) para lograr esas tensiones.

El operacional consume una nada de corriente (hablamos de nA o hasta pA) por sus entradas, así que el error que introduce es muy bajo, despreciable, y aunque variara 50 veces ese valor... Seguiría siendo despreciable.
Y si le conectás un voltímetro u otro completamente distinto, con un consumo diferente... Da lo mismo. Y si le conectás unas cuantas cosas, con más consumo, da lo mismo. Y si le ponés loqueseteocurra hasta el límite de corriente del operacional, no hay drama.
Y tu sensor ahí sigue, sin ver el consumo que hay del otro lado del AO

¿Se entiende por qué son útiles los operacionales ahí?
Saludos

 

[samgut]

La media respuesta Cacho, te pasaste, muchas gracias por tu tiempo. Me ha quedado clarísimo. Espero en un tiempo mas poder dar tan buenas respuestas como tu.

Gracias, saludos!!!

 

[Cacho]

De nada y me alegro de que te haya servido.


Saludos