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Calculadora de caída de tensión de alimentación del sensor

Cuánto de los 24 V llega a un sensor de tres o cuatro hilos y cuánto desplaza el 0 V compartido su salida de tensión.

Alimentación y sensor

Cable

Resultado

23,31V

5,31 V por encima de la alimentación mínima del sensor. La corriente de alimentación en el 0 V compartido desplaza la salida de tensión un 3,4 % del span; una masa de señal separada o una salida de corriente lo evitan.

Resistencia del cable
13,76 Ω200 m × 2 conductores, 20 °C
Caída de tensión
0,688 V2,87 % de la alimentación
Margen
+5,31 Vsobre el mínimo de 18 V
Cable más largo
1744 msolo ida, aún en la alimentación mínima
Sección mínima
0,0573 mm²siguiente sección normalizada: 0,205 mm²
Potencia perdida en el cable
34,4 mWI² × R
Desplazamiento del 0 V de una salida de tensión
344 mV3,44 % de un span de 10 V
Fórmulas y normas
Vsensor = Vsupply − I × 2 ρ L / A   ΔVsignal = I × ρ L / A
ρ = 0,0172 Ω·mm²/m × (1 + 0,00393 × (Tcable − 20 °C))

La corriente de alimentación sale por un conductor y vuelve por el otro, así que al sensor llega la alimentación menos I × 2 × ρ × L / A. La resistividad del cobre aumenta un 0,393 % por kelvin, por lo que una bandeja de cables caliente cuesta tensión. El cable más largo y la sección mínima se deducen de la alimentación mínima de la hoja de datos del sensor.

Un sensor de tres hilos con salida de tensión comparte el conductor de 0 V entre el retorno de alimentación y la señal. El receptor mide la salida respecto a su propio 0 V, de modo que la corriente de alimentación por la resistencia de ese conductor se suma a la lectura. Una conexión a cuatro hilos con retorno de señal separado, o una salida de 4–20 mA, lo evita. Las corrientes de arranque y las salidas de conmutación en el mismo cable se suman a la corriente permanente introducida aquí.

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Cómo funciona la calculadora de caída de tensión de alimentación del sensor

Los sensores de tres y cuatro hilos, como detectores de proximidad, sensores de presión con salida de tensión, caudalímetros y equipos IO-Link, se alimentan por un par de conductores del cable. Su corriente hace caer una tensión en ambos conductores, y al sensor llega la alimentación menos esa caída. Un sensor por debajo de su alimentación mínima puede seguir funcionando a temperatura ambiente y fallar con frío o cuando conmuta una salida.

La calculadora da la tensión en el sensor, el margen sobre su mínimo, el cable más largo y la sección mínima que aún funcionan, la potencia perdida en el cable y el desplazamiento de una salida de tensión causado por el 0 V compartido.

Tensión en el sensor

La caída es I × 2 × ρ × L / A, con el cobre a 0,0172 Ω·mm²/m a 20 °C y un 0,393 % más por kelvin. Un sensor de 50 mA en 200 m de 0,5 mm² recibe 0,69 V menos que la alimentación de 24 V. La alimentación mínima está en la hoja de datos; deje margen para la tolerancia de la fuente, típicamente ±10 % en instalaciones de 24 V, y para la corriente de arranque.

Introduzca la corriente que consume el sensor con sus salidas activas. Una salida de conmutación que acciona una carga por el mismo cable suma la corriente de esa carga a la caída.

El 0 V compartido

Un sensor de tres hilos con salida de 0 … 10 V usa un conductor para la alimentación, otro para la señal y otro, el 0 V, tanto para el retorno de alimentación como para la referencia de la señal. El receptor mide la señal respecto a su propio 0 V, así que la tensión que la corriente de alimentación hace caer en el conductor de 0 V se suma a la lectura. En el ejemplo, 50 mA por 6,9 Ω son 0,34 V, un 3,4 % de un span de 10 V: un error grande que no aparece en el banco con un cable corto.

Una conexión a cuatro hilos con retorno de señal separado, un sensor con salida de corriente o un cable corto lo evitan. Los lazos de corriente no se ven afectados porque el receptor mide la corriente, no una tensión; para transmisores de dos hilos de 4–20 mA use la calculadora de alimentación del lazo.

Longitud y sección del cable

El cable más largo es aquel con el que la tensión en el sensor llega a su mínimo. La calculadora también da la sección mínima para su longitud y la siguiente sección normalizada. Conductores más gruesos resuelven la alimentación, pero no el desplazamiento del 0 V de una salida de tensión, que baja con la resistencia y sigue siendo proporcional a la corriente.

Preguntas frecuentes

¿Importa la temperatura del cable?

La resistencia del cobre aumenta un 0,393 % por kelvin, así que un cable en una bandeja a 60 °C tiene un 16 % más de resistencia que a 20 °C. Introduzca la temperatura del conductor para incluirlo.

¿Y varios sensores en un cable?

Los sensores conectados al final del mismo par suman sus corrientes. Los sensores repartidos a lo largo de un bus ven caídas distintas; calcule el del extremo con la corriente total como estimación prudente.

¿Se admite AWG?

Sí. La lista de conductores incluye tamaños AWG junto a los mm²; elija el tamaño de su cable.

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