NIデバイスでIEPEセンサに対する励起と適合性電圧

更新しました Jan 19, 2019

使用製品

Hardware

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

問題

一部のIEPEセンサおよびICPセンサで励起電圧が指定されるのはなぜですか?NI 4461、NI 4462、NI 4464、NI 4492、NI 9230、NI 9233、NI 9234などナショナルインスツルメンツ(NI)のIEPE対応製品の適合性電圧仕様とはどのように関係していますか? IEPEセンサは使用しているモジュールと互換性がありますか?

解決策

簡潔な回答としては、センサの励起電圧仕様はセンサの全計測レンジを利用するために適合性電圧仕様と同様またはそれ以下である必要があります。
 

適合性電圧

適合性電圧とは、言い換えると「定電流供給を維持しながらIEPE回路が処理できる最大電圧降下はどのくらいか?」ということです。IEPE回路に関わる合計電圧降下は、下記の総和となります。

  • センサによって生成された信号
  • センサによって生成されるバイアス電圧
  • 励磁電流のシンクによる50Ω抵抗両端の電圧降下を除く入力チャンネルのコモンモード電圧(通常はコモンモードノイズが非常に小さい)
例として、PXI-4461/4462の適合性電圧仕様は、次のように記述されています。

 

励起電圧

励起電圧は、センサが必要とする電圧レベルです。これは一定の電流で適用されます。IEPEセンサの端子間にかかる合計電圧差は、出力バイアス電圧と出力信号の合計です。例として、PCB加速度計 モデル352C03の抜粋を以下に示します。


 
このセンサに必要な励起は、次のようになります。
Excitation_max = [ハイエンド測定レンジ] * 感度 + ハイエンドバイアス電圧
Excitation_min = [ローエンド測定レンジ] * 感度 + ローエンドバイアス電圧

要するに、
Excitation_max = [500g pk] * 10mV/g + 12V = 17 V、および
Excitation_min =  [-500g pk] * 10mV/g +7V = 2 V


このセンサに必要な最小適合性電圧は、17 Vです。これは、センサの電圧降下が17 Vと高いためです。また、2 VのExcitation_minがハードウェアの適合性電圧範囲内にあることを確認する必要があります。たとえば、この場合はPXI-4461/4462の適合性電圧0~24 Vの範囲内です。

「励起電圧」の30 VDC上端仕様は、外部電流供給を選択しようとするユーザのキャリーオーバー用語です。 我々の使用事例では、最小励起電圧仕様を満たすことに関心があります。

追加情報

センサの励起電圧仕様がNIデバイスの適合性電圧仕様を越える場合はどうなるか?

センサのフルスケール範囲で信号を測定する場合、信号にクリッピングが発生する可能性があります。より小さい大きさの信号を測定しており、出力バイアス電圧にピーク信号電圧+コモンモード電圧を加えたものがデバイスの適合性電圧仕様より小さい場合は、センサと測定デバイスの許容範囲内で動作します。

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