🔌 PROBLEMAS con las SEÑALES ELÉCTRICAS, el ATERRIZADO o PUESTA a TIERRA

Al conectar sensores a equipos y controladores de acondicionamiento de señales se pueden presentar problemas con las señales como resultado de aterrizado e interferencia electromagnética.

Aterrizado o conexión a tierra

👌 Por lo general, las señales de sensores y equipo de acondicionamiento de señales se transmiten al controlador como voltajes. Tales voltajes son las diferencias de potencia entre dos puntos. Si uno de los puntos está puesto a tierra se dice que es una fuente de señal aterrizada. Si ninguno de los puntos está aterrizado entonces se trata de una fuente de señal flotante.

Con una fuente aterrizada la salida de voltaje es la diferencia de potencia entre la tierra del sistema y controla la señal positiva de la fuente. Si es una fuente flotante, la fuente de señal no tiene referencia con ningún valor absoluto y cualesquier líneas de voltaje pueden tener una potencia relativa con la tierra.

👉 Los sistemas diferenciales, por ejemplo un amplificador diferencial, tienen que ver con la diferencia de potencia entre dos líneas de entrada. Si cada una tiene un voltaje referido a una tierra común, VA y VB, entonces el voltaje de modo común es el promedio de las dos, es decir 1/2(VA + VB).

👍 Por tanto, si tenemos una línea de entrada en 10 V y la otra a 12 V, la diferencia de potencia será de 2V y el voltaje de modo común de 11 V. El sistema de medición de diferencia se refiere a la diferencia entre los dos puntos (VA - VB) y no al voltaje de modo común. Por desgracia el voltaje de modo común

puede tener un efecto sobre el valor de diferencia de potencia indicado, y la extensión a la cual afecta la diferencia la describe la razón de rechazo en modo común (CMRR). Esta es la razón de la ganancia

diferencial del sistema a ganancia en modo común o, al expresarse en decibelios, 20 lg (ganancia diferencial/ganancia en modo común). Cuanto mayor sea la CMRR, mayor será la ganancia diferencial si se compara con la ganancia en modo común, y la menor significancia se agrega al voltaje de modo común.

👌 Una CMRR de 10 000, u 80 dB, para un amplificador diferencial significaría que si la señal de diferencia deseada fuera del mismo tamaño que el voltaje en modo común, aparecería una salida 10 000 veces mayor en tamaño que el modo común.

👿 Puede haber problemas con los sistemas cuando un circuito tiene varios puntos de aterrizado. Por ejemplo, puede ser que tanto el sensor como el acondicionador de señal estén aterrizados. En un sistema grande es inevitable la multiplicidad de aterrizado. Desafortunadamente, puede haber una diferencia de potencia entre los dos puntos de aterrizado y por tanto las corrientes importantes pueden fluir entre los puntos aterrizados a través de la baja pero finita resistencia de tierra, como vemos en la siguiente figura. 

Ciclo de tierra

👼 A dichas corrientes se les denomina corrientes de ciclo de tierra. Esta diferencia de potencia entre dos puntos aterrizados no es necesaria justo en c.d., pero también puede ser en c.a., por ejemplo, c.a. significa activar. También está el problema de que tengamos un ciclo en el cual las corrientes se pueden inducır por acoplamiento magnético con otros circuitos cercanos. Por lo que una consecuencia de tener un ciclo de tierra sería dificultar las mediciones remotas.

☝ Se pueden minimizar los ciclos de tierra provenientes del aterrizado de múltiples puntos si las múltiples conexiones de tierra se hacen lo bastante próximas y la tierra común tiene una pequeña resistencia que baste para que el voltaje decaiga entre los puntos de aterrizado sin importancia. Se pueden eliminar los ciclos de aterrizado si hay un aislamiento eléctrico del sistema de fuentes de señales desde el sistema de medición. Esto se puede lograr si se utiliza un optoaislador o un transformador, como vemos en esta otra figura 👇 .

Modo de aislamiento utilizando a) un optoaislador y b) un transformador

Escrito por Archie Tecnology