Conexión de Galgas Extensiométricas y Resistores Tipo Shunt a un NI 9237

Hardware: CompactDAQ>>Analog Input Modules>>NI 9237

Problema: ¿Qué conexiones externas se necesitan para hacer lecturas de mi galga extensiométrica y realizar una calibración de shunt?

Solución: El NI 9237 es un módulo de medidas para elementos que hacen uso del puente de Wheatstone y de esfuerzo. Como tal, el módulo 9237 cuenta con un resistor tipo shunt y resistores de complemento de medio puente dentro de la misma tarjeta. Usted también puede adquirir y utilizar la NI 9944 y la NI 9945, que son módulos para completar un Cuarto de Puente Doble con una resistencia nominal de 120 y 350 Ohms respectivamente.

La calibración de Shunt es un proceso utilizado para corregir el error de ganancia del sistema del 9237 (la ganancia del sistema es un efecto producido por el convertidor analógico-digital). Se simula un esfuerzo al colocar un resistor de tipo shunt de valor conocido a través de una de las ramas del sensor tipo puente así como se muestra en la Figura 1. El cambio en la resistencia total de la rama va a crear una variación en la diferencia de potencial entre las ramas del puente (AI+ y AI-). El nivel de la señal medida puede ser comparado con los niveles de señal esperados, permitiendo así hacer ajustes en software para compensar el error de ganancia del sistema. Normalmente, el resistor tipo shunt se conecta en paralelo a R3, sin embargo es posible utilizar cualquiera de las ramas del puente de Wheatstone siempre y cuando se especifique como una entrada para el shunt calibration VI.

Figura 1: Un Puente de Wheatstone y un Resistor Tipo Shunt en paralelo con R3

Es importante tomar en cuenta que la numeración de las ramas del puente de Wheatstone no es arbitraria. Los valores de los resistores son utilizados en ecuaciones complejas para el cálculo del esfuerzo o del voltaje esperado. Tanto el nombre como utilización de cada uno de los resistores se puede resumir de la siguiente manera:

R1 es utilizado entre EX+ & AI-
R2 es utilizado entre EX- & AI-
R3 es utilizado entre EX- & AI+
R4 es utilizado entre EX+ & AI+

A continuación se muestran las conexiones externas necesarias para realizar mediciones de distintos tipos de galgas extensiométricas, así como para conectar los resistores de tipo shunt.

El NI 9237 tiene 10 pines por cada canal. Cada uno de ellos corresponde a:

Pin 1 SC      Terminal 1 del Resistor Tipo Shunt
Pin 2       AI+      Entrada Canal +
Pin 3       AI -      Entrada Canal -
Pin 4   RS+    Remote Sense +
Pin 5   RS -    Remote Sense -
Pin 6       EX+     Excitación +
Pin 7       EX -     Excitación -
Pin 8   T+        TEDS +
Pin 9       T -        TEDS -
Pin 10     SC       Terminal 2 del Resistor Tipo Shunt

Puente completo

Figura 2: Diagrama de Conexiones para una Galga Extensiométrica de Puente Completo y la NI 9237

NOTA: En este caso podemos observar el uso del resistor tipo shunt interno. No tiene relevancia qué pin SC se conecte a cualquier lado del resistor R3. Durante la operación normal del módulo, el interruptor se mantiene abierto.

Medio puente

Figura 3: Diagrama de Conexiones para una Galga Extensiométrica de Medio Puente y la NI 9237

NOTA: En este caso podemos observar cómo se utilizan los resistores de complemento del puente. Las entradas de EX+, EX-, y AI+ necesitan ser conectadas por el usuario.

NOTA: Para el caso del Doble Cuarto de Puente, se hace la conexión al NI 9237 como si fuera de Medio Puente. R4 es el cuarto de puente activo de la galga extensiométrica, mientras que el resistor R3 no cumple con ninguna función y es posicionado de manera perpendicular a la dirección del esfuerzo; por lo tanto presentará cambios en su resistencia simplemente por pequeñas variaciones de temperatura. Cuando se configura una tarea de medición de esfuerzo en el software, es necesario seleccionar el Doble Cuarto de Puente “Quarter Bridge II” en la configuración de la tarea.

Cuarto de puente

Figura 4: Diagrama de Conexiones para una Galga Extensiométrica de un Cuarto de Puente, el NI 9237 y el NI 9945.

NOTA: En este caso podemos observar las conexiones del resistor R3 (incluido en la NI 9944 y la NI 9945 de manera interna). No se necesita de un resistor tipo shunt conectado de manera externa para la calibración, ya que tanto el NI 9944 como el NI 9945 hacen las conexiones de manera interna.

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KnowledgeBase 47SGM5CY: NI 9945 or NI 9944 with an NI 9237 Connection Guide
KnowledgeBase 4PK5M1DQ: How Can I Connect a Quarter Bridge to a NI-9944 or NI-9945 with a NI-9237 Module on a CompactRIO System?
Product Page: USB-9237
KnowledgeBase 4HLD27Q9: How Do I Configure the Input Range of the NI 9237?