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02/10/2021

Como calcular uma queda de tensão na rede de sensores?

Como calcular uma queda de tensão

Compreendendo os cálculos de queda de tensão

 

O Link original, em inglês, pode ser acessado AQUI

 

Já cobrimos a alimentação de sua rede NMEA 2000 em outro post e, agora, precisamos entender os fundamentos por trás das tensões em uma rede e como a inserção da fonte de alimentação deve ser considerada. Neste artigo, vamos cobrir os cálculos de queda de tensão, o que explica por que os fundamentos do artigo anterior são tão importantes.

As quedas de tensão são essencialmente a quantidade de tensão que os dispositivos levam para o backbone (a rede principal que liga todos os sensores), entre cada dispositivo e o fim da rede. As quedas de tensão em uma rede são limitadas pela tensão disponível, o tipo de alimentação usada e a perda de distribuição.

Precisamos de cálculos de queda de tensão para garantir que todos os dispositivos estejam recebendo energia suficiente.

Uma coisa a lembrar sobre os cálculos de queda de tensão é que nem sempre é o ‘último’ dispositivo na rede que terá a maior queda de tensão, ao contrário, é o dispositivo que está mais distante do ponto de inserção de energia. (Os comprimentos dos cabos de descida são importantes aqui).

Normalmente, existem 2 tipos de locais de alimentação de rede;

- Alimentação final, em que a fonte de alimentação só funciona em uma direção e normalmente é encontrada no final do lado esquerdo / direito do backbone.

Figura 1 -End Powered Network, documentação NMEA
- Alimentação intermediária, em que a fonte alimenta os lados esquerdo e direito do backbone de forma independente, e está localizado próximo ao centro da rede.

Figura 2 - Rede de energia intermediária -


No entanto, em redes grandes, pode haver um requisito para várias fontes de alimentação isoladas no backbone para garantir que cada dispositivo receba energia suficiente. A instalação de vários suprimentos deve ser feita com cuidado e é sempre recomendado que um instalador NMEA certificado execute qualquer dispositivo ou instalação de energia em sua rede.

Se mais de uma fonte de alimentação for necessária, é essencial que a direção da alimentação seja prolongada. Por exemplo, se você tiver 1 fonte de alimentação intermediária na rede e precisar de mais energia mais abaixo na rede no lado direito, o segundo T de alimentação deve ser conectado apenas no lado direito.

Múltiplas fontes de alimentação isoladas DEVEM ser da mesma marca e modelo

Figura 3 - Múltiplas instalações Power Tap Documentação NMEA
Fontes de alimentação e cálculos de queda de tensão têm um "orçamento de perda", que é a queda máxima de tensão de backbone permitida, dependendo do tipo de alimentação.

Isso é explicado na seguinte tabela da NMEA:

https://actisense.com/wp-content/uploads/2021/09/Figure-4-Loss-budget-NMEA-Documentation.png

Figura 4 - Perda de orçamento NMEA Documentação
Calculadora de queda de tensão NMEA:
Os cálculos de queda de tensão são realizados usando a Lei de Ohms, onde;

E = I * R

E = Queda de Tensão

I = Rede Total LEN (NL)

R = Comprimento do Backbone (BL)

VD = 0,1 * NL * BL * Resistência do cabo

A resistência do cabo varia dependendo de qual cabo é usado, Lite, Mid ou Heavy Cable;

Lite = 0,057 Ω / metro

Médio = 0,015 Ω / metro

Pesado = 0,012 Ω / metro

Neste exemplo de uma rede Lite Cable;

NL = 10

BL = 12,5

Resistência do cabo = 0,057

VD = 0,1 * NL * BL * Resistência do cabo

VD = 0,1 * 10 * 12,5 * 0,057 = 0,71 V

Um lembrete importante: se você tiver um backbone de potência média, os cálculos do lado esquerdo e direito precisam ser feitos separadamente.

Outros cálculos
Em algumas instalações, cálculos de queda de tensão de segmento são usados, especialmente se a queda de tensão exceder os limites permitidos. Normalmente, é quando a queda excede 1,17 V de uma bateria e 3,61 V ao usar uma fonte de alimentação de 13,8 V CC na rede.

Os cálculos de tensão de segmento são feitos tratando cada parte do backbone individualmente e calculando a queda de tensão em cada segmento / cabo de queda e o dispositivo conectado ao barramento naquele local. Isso é feito por vários motivos, mas os motivos comuns são:

https://actisense.com/wp-content/uploads/2021/09/Figure-5-Segment-Lengths-NMEA-Documentation.png

A queda de tensão estimada inicial dos cálculos normais está muito próxima do limite, portanto, cálculos detalhados são necessários para garantir que a rede funcionará corretamente.

- Se o resultado da estimativa inicial não for claro, cálculos detalhados são necessários.

- Se for necessária mais flexibilidade com a instalação ou se os dispositivos precisarem ser movidos até que os níveis de tensão da rede sejam adequados.

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