¿Por qué los sensores de vibración utilizan una tensión negativa?

Question

He empezado a mirar algunos sensores de monitorización de vibraciones industriales para un proyecto y parece que hay varias marcas que utilizan tensiones de salida negativas. Muchos son sensores de corrientes de Foucault con tensiones de alimentación especificadas de -24 VDC y tensiones de salida de -2 a -18 VDC. Me pareció que era impar, ya que muchos dispositivos de instrumentación giran en torno al estándar 4-20 mA, 0-10 VDC.

¿Por qué las tensiones negativas?

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Fichas técnicas aplicables:

Emerson AMS EZ 1000

Bentley Nevada 330100-50-01 Sistema de transductores Prox

Los dos anteriores son lo que se sustituye y un reemplazo sugerido por un proveedor. Después de leer un par de comentarios me puse a la caza para encontrar más hojas de datos y he aquí que no puedo. Parece que me he expresado mal y me he precipitado. En cualquier caso, creo que mi pregunta cambia a: ¿por qué estos dos sensores de vibración utilizan tensiones negativas?

Answer 1

No hay ninguna ventaja inherente al uso de una fuente de alimentación positiva o negativa para un sensor o instrumento (al menos en general, podría ser para un dispositivo particular en una aplicación particular).

La razón por la que la mayoría (o muchos) de los sensores de corrientes de Foucault tienen una fuente de alimentación de -24 VDC es, en una palabra: legado .

Cuando se desarrolló esta tecnología (a finales de los años 50):

Aunque la idea de un sensor de corrientes de Foucault no era original de Bently (en 1958, Pepperl+Fuchs ya había inventado un sensor de corrientes de Foucault como sustituto de un interruptor mecánico), Don Bently innovó esta tecnología y fue el primero en transistorizar el diseño y hacerlo comercialmente práctico. Al principio, Bently vendía sus sistemas de detección de corrientes de Foucault por correo y los fabricaba de uno en uno. ( fuente ).

La electrónica de estado sólido acababa de despegar, los transistores eran de germanio y era más fácil fabricar transistores PNP que NPN:

... La mayoría de los primeros transistores son PNP con "bolitas" o "puntos" semiconductores de tipo N, normalmente de indio, aleados a una oblea de germanio de tipo P. Este proceso favorecía la producción de PNP, ya que el indio tenía un punto de fusión más bajo que las bases de germanio de tipo N. ( fuente )

Ver también esta discusión en circuitos de radio antiguos.

En los años 70, las tornas se inclinaron a favor de los transistores NPN, pero la necesidad de mantener la compatibilidad de los componentes con el pasado (necesidad que no existía para otros artículos de menor coste como radios, televisores o electrodomésticos) hizo que la alimentación negativa fuera el estándar para algunos campos.

Como ejemplo, encontré este circuito en un patente de 1968 que muestra la oferta negativa:

Y esto es lo que tienen que decir sobre los sensores de vibración destinados a ser utilizados junto con su circuito:

El mecanismo para detectar la vibración de un eje no forma parte de esta invención que se dirige a los objetos expuestos anteriormente. El mecanismo de detección de la vibración, para el uso con el apparatus herein puede ser comercialmente obtenido, por ejemplo, del Bentley Nevada Corporation una organización que comercializa una pastilla de detección de vibraciones.

Puedes ver la patente enlazada arriba para una descripción completa del circuito, pero es obvio que la alimentación negativa es necesaria para el la predisposición correcta de sus transistores ( ejemplo ).

Una cosa que apoya esta teoría es el hecho de que conocidos primeros libros sobre transistores, como _Principios de los circuitos de transistores_ de S.W. Amos, publicado originalmente en 1959 pero reeditado y reimpreso con el mismo contenido hasta bien entrada la década de los 90, utilizaba transistores PNP en todo el libro (véase el símbolo del transistor en su portada), al contrario que la mayoría de los libros publicados a partir de los años 70.

Entiendo que mi respuesta puede ser sólo una narración y que puede haber habido muchos más factores en juego. Sí estoy de acuerdo en que parece extraño que el suministro negativo de los sensores de corrientes de Foucault se haya mantenido durante todos estos años, algo que no ocurrió con otros dispositivos similares; tal vez me esté perdiendo algo...