Systèmes de signaux de tension

L'utilisation de la tension variable pour les signaux d'instrumentation semble une option assez évidente à explorer. Voyons comment un instrument de signal de tension peut être utilisé pour mesurer et relayer des informations sur le niveau du réservoir d'eau :

Le « émetteur » dans ce schéma contient sa propre source de tension régulée avec précision, et le réglage du potentiomètre est modifié par le mouvement d'un flotteur à l'intérieur du réservoir d'eau suivant le niveau d'eau. L'« indicateur » n'est rien de plus qu'un voltmètre avec une échelle calibrée pour lire dans une unité de hauteur d'eau (pouces, pieds, mètres) au lieu de volts.

Au fur et à mesure que le niveau du réservoir d'eau change, le flotteur se déplace. Au fur et à mesure que le flotteur se déplace, l'essuie-glace du potentiomètre sera déplacé en conséquence, divisant une proportion différente de la tension de la batterie pour traverser le câble à deux conducteurs et se diriger vers l'indicateur de niveau. En conséquence, la tension reçue par l'indicateur sera représentative du niveau d'eau dans le réservoir de stockage.

Ce système élémentaire émetteur/indicateur est fiable et facile à comprendre, mais il a ses limites. Le plus important est peut-être le fait que la précision du système peut être influencée par une résistance excessive du câble. N'oubliez pas que les voltmètres réels consomment de petites quantités de courant, même s'il est idéal pour un voltmètre de ne pas consommer de courant du tout. Cela étant le cas, en particulier pour le type de mouvement de compteur analogique lourd et robuste probablement utilisé pour un système de qualité industrielle, il y aura une petite quantité de courant à travers les fils du câble à 2 conducteurs. Le câble, ayant une petite quantité de résistance sur sa longueur, va par conséquent baisser une petite quantité de tension, laissant moins de tension entre les fils de l'indicateur que ce qui est entre les fils de l'émetteur. Cette perte de tension, même minime, constitue une erreur de mesure :

Des symboles de résistance ont été ajoutés aux fils du câble pour montrer ce qui se passe dans un système réel. Gardez à l'esprit que ces résistances peuvent être minimisées avec un fil de gros calibre (moyennant des frais supplémentaires) et/ou leurs effets atténués grâce à l'utilisation d'un voltmètre à haute résistance (null-balance ?) pour un indicateur (avec une complexité supplémentaire).

Malgré cet inconvénient inhérent, les signaux de tension sont encore utilisés dans de nombreuses applications en raison de leur extrême simplicité de conception. Une norme de signal commune est 0-10 volts, ce qui signifie qu'un signal de 0 volt représente 0 pour cent de la mesure, 10 volts représente 100 pour cent de la mesure, 5 volts représente 50 pour cent de la mesure, et ainsi de suite. Les instruments conçus pour produire et/ou accepter cette gamme de signaux standard sont disponibles à l'achat auprès des principaux fabricants. Une plage de tension plus courante est de 1 à 5 volts, ce qui utilise le concept « live zero » pour l'indication de défaut de circuit.

AVIS :

• La tension continue peut être utilisée comme signal analogique pour relayer des informations d'un endroit à un autre.
• Un inconvénient majeur de la signalisation de tension est la possibilité que la tension à l'indicateur (voltmètre) soit inférieure à la tension à la source de signal, en raison de la résistance de la ligne et de la consommation de courant de l'indicateur. Cette chute de tension le long du conducteur constitue une erreur de mesure du transmetteur vers l'indicateur.