L’essenziale
Il rumore del collettore rotante in un canale estensimetrico proviene da leggere variazioni della resistenza di contatto delle piste. Con tutti e quattro i bracci del ponte sul lato rotante, le piste sono all’esterno del ponte e non possono influire sul suo equilibrio: il rumore di picco delle piste resta inferiore allo 0,1 % del segnale di dati con qualsiasi collettore rotante Michigan Scientific. I canali che lasciano uno o due bracci sul lato rotante collocano piste all’interno del ponte e non sono raccomandati. Il canale a chevron utilizza meno piste ma introduce diafonia tra le uscite.
Perché la configurazione è importante?
Perché determina se delle piste si trovano all’interno del ponte. Una pista in serie con un estensimetro agisce sull’uscita esattamente come una variazione della resistenza dell’estensimetro. I ponti estensimetrici sono ponti interi (quattro bracci attivi), mezzi ponti (due) o quarti di ponte (uno); attraverso un collettore rotante, ciò che conta è il numero di bracci sul lato rotante.
Perché collocare tutti e quattro i bracci sul lato rotante?
Perché le piste sono così all’esterno del ponte e non possono modificarne l’equilibrio. Questa configurazione funziona con la maggior parte degli amplificatori per estensimetri, e possono essere utilizzate le reti convenzionali di bilanciamento e taratura.
- Rumore di picco delle piste inferiore allo 0,1 % del segnale di dati.
- Con ponti da 120 Ω: 1 ponte su un S4, 4 su un SR10M, 9 su un SR20M, 16 su un SR36M.
- Con ponti da 350 Ω: 1, 4, 9 e 17 ponti sugli stessi modelli.
- Le piste di alimentazione sono collegate in parallelo per restare nel limite di corrente delle piste: 2 piste fino all’SR20M, 4 su un SR36M con ponti da 120 Ω.
- Per un solo estensimetro attivo, la nota fornisce un circuito in quarto di ponte con i bracci di complemento sul lato rotante, per un rumore dei canali e una deriva termica minimi.
Qual è il costo di un braccio sul lato rotante?
Un elevato rumore dei canali: i canali sono in serie con l’estensimetro, quindi qualsiasi variazione della resistenza dei canali modifica l’uscita come una variazione della resistenza dell’estensimetro. Il suo unico vantaggio è fornire molti dati con pochi canali. Non raccomandato.
- Da utilizzare solo quando sono attesi grandi segnali di deformazione e un rumore piuttosto elevato è accettabile.
- Collegare in parallelo il canale comune con qualsiasi canale disponibile per ridurre il rumore; con molti estensimetri, il collegamento in parallelo è obbligatorio per limitare la corrente dei canali.
- Il rapporto segnale/rumore dei canali non dipende dalla tensione di alimentazione; una resistenza e un fattore di estensimetro più elevati lo migliorano.
Qual è il costo di due bracci sul lato rotante?
I canali di alimentazione comuni sono all’interno dei ponti, quindi qualsiasi variazione della resistenza dei canali altera l’equilibrio dei ponti. Il rumore è alquanto inferiore a quello di un solo braccio, ma il circuito è molto più sensibile al rumore dei canali di quattro bracci o del circuito a chevron. È utilizzato solo perché si adatta alla maggior parte degli amplificatori. Non raccomandato.
- I canali del segnale di dati non sono critici: l’elevata impedenza di ingresso della strumentazione mantiene trascurabile la corrente che li attraversa.
- Collegare in parallelo qualsiasi canale disponibile ai canali di alimentazione, anche quando la corrente è entro i limiti.
Quale compromesso offre il circuito a chevron?
Meno canali, al prezzo della diafonia. I ponti condividono i propri bracci di complemento, sicché i quattro bracci restano sul lato rotante e il rumore di picco dei canali è di nuovo inferiore allo 0,1 %. Ma la corrente di segnale di ogni ponte attraversa i bracci condivisi e sposta il riferimento di segnale comune: ogni uscita raccoglie una parte di tutte le altre, e questi contributi si sommano algebricamente.
- La diafonia dipende da N, la resistenza di ingresso della strumentazione divisa per la resistenza dell’estensimetro: 4,6 % a N = 10, 0,5 % a 100, 0,05 % a 1 000, 0,005 % a 10 000.
- Esempio: estensimetri da 120 Ω su un ingresso di 12 000 Ω danno 0,5 % di diafonia su ciascuna delle altre uscite.
- Capacità a 10 V con estensimetri da 120 Ω: 1 ponte su un S4, 5 su un SR10M, 13 su un SR20M, 25 su un SR36M.
- Per verificare la diafonia: scollegare uno strumento di lettura; gli altri segnali non devono cambiare. Uscite campionate una dopo l’altra non interagiscono.
Quanti canali con amplificatori rotanti?
Anelli di servizio per le linee di alimentazione e di comando, poi un anello per canale amplificato. Gli amplificatori per estensimetri utilizzano cinque linee: +15 V, −15 V, comune di alimentazione, comando di taratura e comune del segnale. Gli amplificatori per termocoppie non hanno comando di taratura e ne utilizzano quattro.
- Assieme a 10 anelli: 5 canali estensimetri, oppure 6 canali termocoppie.
- Assieme a 20 anelli: 15 canali estensimetri, oppure 17 canali termocoppie.
- Assieme a 36 anelli: 27 a 31 canali estensimetri a seconda della resistenza del ponte e dell’alimentazione, oppure 32 canali termocoppie; le linee ±15 V occupano allora due o tre anelli ciascuna, ed è necessaria più di un’unità di comando degli amplificatori.
- Le tabelle della nota 103 suppongono 1 A per connessione di canale. Verificate la corrente per canale sulla scheda tecnica del vostro collettore rotante: 500 mA sulla serie S e sugli SR10 e SR20, 250 mA sull’SR36 e sugli SR45A/SR60A-AXHS.
Le note tecniche
Le note originali contengono gli schemi di cablaggio e le tabelle complete.
Da ricordare
- Ponte intero lato rotante: rumore di picco degli anelli inferiore a 0,1 %.
- Quarto di ponte e mezzo ponte completati attraverso gli anelli: sconsigliati.
- Il circuito a chevron economizza anelli; verificate la diafonia rispetto alla vostra impedenza di ingresso.
- Con amplificatori rotanti, contate cinque anelli di servizio, poi un anello per canale.