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Calcolatore di caduta di tensione dell’alimentazione del sensore

Quanta parte dei 24 V arriva a un sensore a tre o quattro fili e di quanto lo 0 V comune sposta la sua uscita in tensione.

Alimentazione e sensore

Cavo

Risultato

23,31V

5,31 V sopra l’alimentazione minima del sensore. La corrente di alimentazione nello 0 V comune sposta l’uscita in tensione del 3,4 % dello span; una massa di segnale separata o un’uscita in corrente lo evitano.

Resistenza del cavo
13,76 Ω200 m × 2 conduttori, 20 °C
Caduta di tensione
0,688 V2,87 % dell’alimentazione
Margine
+5,31 Vsopra il minimo di 18 V
Cavo più lungo
1744 msola andata, ancora all’alimentazione minima
Sezione minima
0,0573 mm²sezione normalizzata successiva: 0,205 mm²
Potenza persa nel cavo
34,4 mWI² × R
Spostamento dello 0 V di un’uscita in tensione
344 mV3,44 % di uno span di 10 V
Formule e norme
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 corrente di alimentazione va su un conduttore e torna sull’altro, quindi al sensore arriva l’alimentazione meno I × 2 × ρ × L / A. La resistività del rame aumenta dello 0,393 % per kelvin, quindi una passerella calda costa tensione. Il cavo più lungo e la sezione minima derivano dall’alimentazione minima indicata nella scheda del sensore.

Un sensore a tre fili con uscita in tensione condivide il conduttore di 0 V tra il ritorno di alimentazione e il segnale. Il ricevitore misura l’uscita rispetto al proprio 0 V, quindi la corrente di alimentazione per la resistenza di quel conduttore si somma alla lettura. Un collegamento a quattro fili con ritorno di segnale separato, o un’uscita 4–20 mA, lo evita. Correnti di spunto e uscite di commutazione sullo stesso cavo si sommano alla corrente permanente inserita qui.

Servono sensori con ampio campo di alimentazione o uscita in corrente?

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Come funziona il calcolatore di caduta di tensione dell’alimentazione del sensore

I sensori a tre e quattro fili, come proximity, sensori di pressione con uscita in tensione, misuratori di portata e dispositivi IO-Link, ricevono l’alimentazione da una coppia di conduttori del cavo. La loro corrente fa cadere una tensione su entrambi i conduttori, e al sensore arriva l’alimentazione meno quella caduta. Un sensore sotto la sua alimentazione minima può funzionare ancora a temperatura ambiente e guastarsi al freddo o quando commuta un’uscita.

Il calcolatore indica la tensione al sensore, il margine sopra il suo minimo, il cavo più lungo e la sezione minima che funzionano ancora, la potenza persa nel cavo e lo spostamento di un’uscita in tensione causato dallo 0 V comune.

Tensione al sensore

La caduta è I × 2 × ρ × L / A, con il rame a 0,0172 Ω·mm²/m a 20 °C e lo 0,393 % in più per kelvin. Un sensore da 50 mA su 200 m di 0,5 mm² riceve 0,69 V meno dei 24 V di alimentazione. L’alimentazione minima è nella scheda tecnica; lascia margine per la tolleranza dell’alimentatore, tipicamente ±10 % negli impianti a 24 V, e per la corrente di spunto.

Inserisci la corrente assorbita dal sensore con le uscite attive. Un’uscita di commutazione che pilota un carico sullo stesso cavo aggiunge la corrente di quel carico alla caduta.

Lo 0 V comune

Un sensore a tre fili con uscita 0 … 10 V usa un conduttore per l’alimentazione, uno per il segnale e uno, lo 0 V, sia per il ritorno dell’alimentazione sia per il riferimento del segnale. Il ricevitore misura il segnale rispetto al proprio 0 V, quindi la tensione che la corrente di alimentazione fa cadere sul conduttore di 0 V si somma alla lettura. Nell’esempio, 50 mA su 6,9 Ω sono 0,34 V, il 3,4 % di uno span di 10 V: un errore grande che al banco con un cavo corto non si vede.

Un collegamento a quattro fili con ritorno di segnale separato, un sensore con uscita in corrente o un cavo corto lo evitano. Gli anelli di corrente non ne risentono perché il ricevitore misura la corrente, non una tensione; per i trasmettitori a due fili 4–20 mA usa il calcolatore di alimentazione dell’anello.

Lunghezza e sezione del cavo

Il cavo più lungo è quello con cui la tensione al sensore raggiunge il minimo. Il calcolatore indica anche la sezione minima per la tua lunghezza e la sezione normalizzata successiva. Conduttori più grossi risolvono l’alimentazione ma non lo spostamento dello 0 V di un’uscita in tensione, che cala con la resistenza e resta proporzionale alla corrente.

Domande frequenti

La temperatura del cavo conta?

La resistenza del rame aumenta dello 0,393 % per kelvin, quindi un cavo in una passerella a 60 °C ha il 16 % di resistenza in più che a 20 °C. Inserisci la temperatura del conduttore per tenerne conto.

E più sensori sullo stesso cavo?

I sensori collegati in fondo alla stessa coppia sommano le loro correnti. Sensori distribuiti lungo un bus vedono cadute diverse; calcola quello in fondo con la corrente totale come stima prudente.

L’AWG è supportato?

Sì. L’elenco dei conduttori include le misure AWG accanto ai mm²; scegli la misura del tuo cavo.

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