Medición de corriente usando sistemas DAQ de voltaje
La corriente se mide a menudo directamente usando un dispositivo de adquisición de datos (DAQ).
Por otro lado, los dispositivos DAQ que miden voltaje son con frecuencia más fácilmente accesibles para el usuario.Este método requiere convertir la corriente en voltaje para que el dispositivo DAQ de voltaje pueda leer la señal.
Esto se puede lograr con un derivador eléctrico, pero necesita un sistema con alta impedancia de entrada. También se requieren cálculos utilizando fórmulas establecidas para determinar el derivador óptimo a utilizar.
Impedancia de entrada
La impedancia eléctrica es una medida de la resistencia de un circuito a la corriente si se conecta un voltaje a él.
La red de impedancia de entrada de una red fuente, que incluye tanto
oposición estática y
oposición dinámica.
La oposición eléctrica se reconoce con más frecuencia como reactancia que como oposición estática.
Una red de carga es el componente de una red eléctrica que utiliza electricidad, mientras que una red de transmisión es la sección que transmite potencia. La impedancia de salida de la red fuente y la impedancia de entrada de la red de carga gobiernan cómo se transporta la potencia desde la red fuente a la red de carga.
La impedancia se utiliza con frecuencia para evaluar la eficiencia eléctrica de una red, que normalmente es la relación entre la potencia útil de salida y generalmente requiere segmentar la red y determinar tanto la impedancia de entrada como la de salida entre los segmentos.
La eficiencia se define como la relación entre la impedancia de entrada y la impedancia total, es decir, la suma de la impedancia de entrada y de salida.
Para los circuitos de corriente alterna, el componente de reactancia de la impedancia frecuentemente causa grandes pérdidas de potencia. Debido a estas pérdidas, la corriente del circuito puede estar fuera de fase con su voltaje.
Dado que la potencia es una combinación de voltaje y corriente, la potencia entregada a través del circuito es menor que si el voltaje estuviera en fase.
Los circuitos de corriente continua no tienen reactancia y, por lo tanto, no sufren de ella.
Sistemas de adquisición de datos
DAQ se refiere al método de muestreo de señales eléctricas, que se utilizan con frecuencia para medir condiciones físicas.
Sensores,
circuitos de condicionamiento de señales, y
un analógico a digital para convertir características físicas en una señal analógica
son entre los tres componentes.
El circuito de condicionamiento de señales convierte las señales en valores digitales que pueden ser transformados. Los valores digitales se convierten posteriormente a través de un conversor analógico-digital. Los registradores de datos son el nombre más común para los sistemas DAQ autónomos.
Los grabadores de datos de baja impedancia de entrada normalmente tienen una impedancia de entrada de alrededor de 22kΩ. Con una alta impedancia de entrada, debe tener una impedancia de entrada mínima de 100 M, costo unitario.
Este tipo de registrador de datos también tiene un conversor analógico-digital (aproximación sucesiva). También debe incluir ocho canales de un solo extremo con A/D independientes en entradas de voltaje de 1V, 2V, 5V y 10V.
Derivador eléctrico
Un derivador eléctrico es un instrumento que utiliza un camino de baja resistencia para llevar electricidad alrededor de un punto del circuito.
Un amperímetro puede determinar una corriente que es demasiado grande para medirla directamente con precisión utilizando uno de los numerosos derivadores concebibles de amperímetros.
Este tipo de resistencia conocida con precisión es relativamente mínima en comparación con la corriente del circuito de carga. Para pasar a través de él, el derivador se conecta en serie con él.
La caída de voltaje (VD) a través del derivador puede medirse luego conectando un voltímetro a cualquiera de sus extremos. La resistencia del derivador y esta caída de voltaje pueden calcularse entonces.
La caída de voltaje a la corriente máxima del derivador, que debe ser derrotada después de que el dispositivo ha estado en operación durante un período predeterminado de tiempo, es el valor que distingue un derivador y es comúnmente 50 mV, 75 mV o 100 mV.
Los derivadores a menudo tienen una derating para minutos de uso continuo. La resistencia de un derivador puede desviarse de sus especificaciones, así como de su temperatura y deriva térmica. A 80 °C (176 °F), los derivadores a menudo comienzan a sufrir deriva térmica y daños irreparables.
Cálculos
La fórmula estándar para determinar la corriente en un circuito es
I = V/R
Donde,
V – Voltaje (V)
I – Corriente (Amps) y
R – Resistencia (Ω)
En un derivador, la resistencia es igual a la resistencia nominal del dispositivo, y el voltaje es igual a la diferencia de voltaje entre los terminales de entrada Vin+ y Vin- del voltímetro.
Asegurarse de que la caída de voltaje se mantenga dentro de un rango determinado es el paso más importante en este proceso. Una relación señal-ruido adecuada a menudo requiere una pérdida mínima de varios voltios.
