Voltaje de excitación y cumplimiento para sensores IEPE en tarjetas NI

Actualizado el Aug 11, 2021

Reportado en

Hardware

  • PXIe-4464
  • PCI-4461
  • PXI-4461
  • PCI-4462
  • PXI-4462
  • NI-9233
  • NI-9234
  • NI-9230
  • NI-9231
  • PXIe-4492
  • NI-9250

Detalles del problema

¿Por qué algunos sensores IEPE e ICP especifican el voltaje de excitación y cómo se relaciona con la especificación de voltaje de cumplimiento para los productos IEPE de National Instruments como el NI 4461, NI 4464, NI 4464, NI 4492, NI 9230, NI 9233 o NI 9234? ¿Mi sensor IEPE es compatible con mi módulo?

Solución

En resumen, el voltaje de excitación del sensor debe ser menor o igual al voltaje de cumplimiento del dispositivo de medición para garantizar que se pueda utilizar todo el rango de medición del sensor.

Voltaje de cumplimiento

El voltaje de cumplimiento es otra forma de decir "¿Cuál es la mayor caída de voltaje que puede manejar el circuito IEPE mientras mantiene su suministro de corriente constante?" La caída de voltaje combinada en el circuito IEPE es una suma de:
  • La señal producida por el sensor.
  • La tensión de polarización producida por el sensor.
  • Voltaje en modo común visto por el canal de entrada, excluyendo la caída de voltaje a través de la resistencia de 50 Ω causada por el hundimiento de la corriente de excitación (generalmente ruido de modo común muy pequeño)
Como ejemplo, la especificación de Voltaje de Cumplimiento PXI-4461/4462 está redactada de esta manera:

Voltaje de excitación

El voltaje de excitación es el nivel de voltaje requerido por un sensor. Esto se aplica a una corriente constante. La diferencia de voltaje total en los terminales de un sensor IEPE es la suma del voltaje de polarización de salida y la señal de salida. A modo de ejemplo, aquí hay un extracto de especificación para el acelerómetro de PCB modelo 352C03:
La excitación necesaria para este sensor es dictada por lo siguiente:
Excitación_max = [Rango de medición de gama alta] * Sensibilidad + Voltaje de polarización de gama alta
Excitation_min = [Rango de medición de extremo bajo] * Sensibilidad + Voltaje de polarización de extremo bajo

Así:
Excitation_max = [500g pk] * 10mV / g + 12V = 17 V y
Excitation_min = [-500g pk] * 10mV / g + 7V = 2 V


El voltaje de cumplimiento mínimo requerido para este sensor es de 17 V, ya que el sensor podría tener una caída de voltaje de hasta 17 V. También debemos asegurarnos de que la excitación de 2 V esté dentro del rango de voltaje de cumplimiento de nuestro hardware. Esto está dentro de la tensión de conformidad del PXI-4461/4462 de 0 a 24 V.

La especificación del extremo superior de 30 VCC para "voltaje de excitación" es la terminología de transferencia para los usuarios que intentan seleccionar un suministro de corriente externo. Para nuestro caso de uso, estamos interesados en cumplir con la especificación de voltaje de excitación mínimo.

Información adicional

¿Qué pasa si el voltaje de excitación de mi sensor excede la especificación de voltaje de cumplimiento?
Si está midiendo señales en todo el rango de escala del sensor, entonces su señal puede experimentar clipping. Si está midiendo señales de menor magnitud, y el voltaje de polarización de salida más el voltaje de señal máximo más cualquier voltaje de modo común es menor que la especificación de voltaje de cumplimiento del dispositivo, entonces está operando dentro de los límites aceptables tanto para el sensor como para el dispositivo de medición.