Come effettuare l'installazione di un trasduttore di pressione?

I trasduttori OMEGA hanno tre tipi principali di uscite elettriche: millivolt (mV), volt (V) e corrente (mA). È importante che l'utente sappia quale uscita è adatta alla sua applicazione per garantire la corretta selezione di un trasduttore.

Di seguito vengono descritti i vantaggi, gli svantaggi e il cablaggio dei trasduttori con uscita in millivolt, volt e corrente.

TRANSDUCER OUTPUTS AND THEIR WIRING CONFIGURATIONS

I trasduttori con uscita in millivolt sono generalmente utilizzati in applicazioni di laboratorio. Sono economici, di piccole dimensioni e richiedono un'alimentazione regolata. Tenendo presente che il segnale millivolt è di livello molto basso, è limitato a brevi distanze (di solito si considera come limite fino a 200 piedi) ed è molto soggetto a interferenze elettriche vaganti provenienti da altri segnali elettrici vicini (altri strumenti, linee ad alta tensione CA, ecc.). Le configurazioni di cablaggio tipiche sono mostrate nella Figura 1.
Figura 1
I trasduttori con uscita di tensione amplificata sono generalmente utilizzati in ambienti industriali leggeri e sistemi di interfaccia computerizzata, dove è richiesto un segnale CC di livello alto. A causa del condizionamento del segnale integrato, hanno un costo maggiore e dimensioni più grandi rispetto ai trasduttori con uscita in millivolt. I segnali di tensione amplificati possono viaggiare fino a medie distanze e sono molto più resistenti alle interferenze elettriche parassite rispetto al segnale millivolt. Le configurazioni di cablaggio tipiche sono mostrate nella Figura 2.

Un trasduttore produce un'uscita in millivolt, tensione amplificata o uscita di corrente. Un trasmettitore produce solo corrente in uscita. Anche in questo caso, a causa del condizionamento del segnale integrato, i trasmettitori hanno un costo maggiore e dimensioni più grandi rispetto ai trasduttori con uscita in millivolt. A differenza dei trasduttori con uscita in millivolt e tensione, un segnale di corrente è immune da qualsiasi interferenza elettrica parassita, una risorsa preziosa in fabbrica. Un segnale di corrente può anche essere trasmesso su lunghe distanze. Le configurazioni di cablaggio tipiche sono illustrate nella Figura 3.

MANIPOLAZIONE, POSIZIONAMENTO E INSTALLAZIONE DEI TRASDUTTORI

Figura 2

• A. Diaframma - Non premere né toccare il diaframma, poiché si potrebbe danneggiare o alterarne la calibrazione, in particolare sui modelli a bassa pressione.
  
  
• B. Raccordi e hardware - Utilizzare raccordi e hardware con pressione nominale adeguata. Assicurarsi di disporre del tipo e della dimensione di filettatura corretti. Se necessario, utilizzare limitatori di pressione, camere di capacità, smorzatori, ecc.
  
  
• C. Funzionamento a temperatura ambiente - Posizionare il trasduttore in un luogo facilmente ispezionabile e accessibile per la manutenzione. La temperatura ambiente deve rientrare nelle specifiche del trasduttore. Gli effetti del coefficiente di temperatura sulla precisione complessiva del trasduttore possono essere ridotti al minimo se la temperatura ambiente è vicina ai 25 °C. Evitare luoghi con vibrazioni eccessive.
  
  
• D. Installazione - L'installazione deve essere eseguita solo da personale qualificato che abbia familiarità con le pratiche di sicurezza e conosca tutti gli standard accettati dal settore relativi ai sistemi a pressione.La calibrazione e/o lo zero del trasduttore possono subire variazioni se durante l'installazione viene applicata una coppia eccessiva. Verificare la presenza di variazioni dello zero dopo l'installazione. Per l'installazione dei trasduttori, fare riferimento ai dati di coppia standard del settore per quanto riguarda le dimensioni della filettatura e il tipo di materiale.
  
  

Figura 3

DETERMINAZIONE DEL NUMERO DI TRASDUTTORI CHE POSSONO ESSERE ALIMENTATI DA UN UNICO ALIMENTATORE

È possibile alimentare più trasduttori da un unico alimentatore. Il numero di trasduttori che è possibile utilizzare è determinato semplicemente dall'assorbimento di corrente di ciascun trasduttore e dalla capacità di corrente della fonte di alimentazione. La somma dell'assorbimento di corrente dei trasduttori non può superare la capacità di corrente totale dell'alimentatore. Ad esempio, se si dispone di 50 trasduttori che assorbono 13 milliampere, sarà necessario un alimentatore con almeno 650 milliampere (50 x 13). Non c'è nulla di sbagliato nell'alimentare un solo trasduttore con un'alimentazione con elevata capacità di corrente.

Figura 6. Trasduttori multipli collegati a un misuratore e a un interruttore (trasduttori con regolazioni di zero e span integrate, stesse uscite e stessi intervalli di pressione)

Figura 7.

COLLEGAMENTO DI UN TRASDUTTORE A PIÙ DISPOSITIVI DI LETTURA, REGISTRATORI, COMPUTER, ECC.

I trasduttori di pressione che emettono segnali in milliampere possono essere collegati in serie a più dispositivi. Il fatto che possano trasmettere segnali su lunghe distanze senza interferenze rende più facile collegare un dispositivo con segnale in milliampere a più unità di strumentazione. Questo diagramma illustra il cablaggio corretto. Uno dei grandi vantaggi di un segnale in corrente è la semplicità nell'impostazione di un sistema multi-strumento. La trasmissione a lunga distanza da uno strumento all'altro senza interferenze elettriche rende facili i sistemi multi-strumento. Ad esempio, un centro di prova dei materiali può avere una sala di controllo per tutti i diversi laboratori di prova, consentendo il funzionamento da un'unica postazione centrale. La calibrazione degli strumenti e la risoluzione dei problemi sono semplici in un circuito di corrente multi-strumento. L'unica limitazione al numero di strumenti è la quantità di tensione fornita dall'alimentatore che alimenta il circuito di corrente. La tensione minima richiesta è determinata dalla legge di Ohm, V-IR (la tensione è uguale al prodotto della corrente per la resistenza). Ciò è illustrato e spiegato nella Figura 4. Figura 4

DOVE:
RLINE = resistenza dovuta al cavo
RLOAD = resistenze combinate della strumentazione
VsTRANSDUCER = tensione di alimentazione minima per il trasduttore

Ad esempio, supponiamo di avere quanto segue:

1. Trasmettitore di pressione (4-20 mA) con tensione di alimentazione 12-30 V cc
2. Misuratore da pannello con impedenza in ingresso 10 ohm
3. Registratore con impedenza in ingresso 25 ohm
4. Computer con impedenza in ingresso di 200 ohm
5. Resistenza del cavo di collegamento di 5 ohm.

Figura 5

Esempio pratico

1. Applicare pressione al trasduttore utilizzando una pompa manuale.
2. Verificare che la pressione cambi su tutte e tre le unità.
3. Una volta che la pressione è stabile e statica, verificare che tutte e tre le unità visualizzino la stessa lettura di pressione.

COLLEGAMENTO DI PIÙ TRASDUTTORI A UN UNICO DISPOSITIVO DI LETTURA, REGISTRATORE, COMPUTER, ECC.

Quando si misurano più pressioni, un errore comune è quello di cercare di utilizzare più trasduttori, un dispositivo di commutazione e un solo misuratore da pannello, risparmiando così sui costi di più misuratori da pannello (o qualsiasi altra strumentazione). Il problema è che ogni trasduttore ha un punto zero unico e il dispositivo di lettura ha solo una vite di azzeramento. Il risultato finale è che la precisione totale aumenta fino a circa il 3%, anche se ogni sensore di pressione ha una precisione dello 0,5%. Nella maggior parte dei casi, questo errore maggiore è intollerabile.

Il metodo corretto per utilizzare più trasduttori con un unico dispositivo di lettura consiste nell'utilizzare trasduttori con viti di regolazione dello zero e dell'intervallo integrate, la stessa uscita (tensione o corrente) e lo stesso intervallo di pressione. Ciascun trasduttore viene regolato applicando una pressione nota, in modo che tutti abbiano uscite identiche. Quando tutti hanno uscite identiche, il misuratore viene calibrato e può essere utilizzato un interruttore.

Figura 6 Un'altra soluzione per utilizzare più trasduttori con una sola lettura è quella di utilizzare uno scanner invece di un misuratore e un interruttore. Esistono molti tipi di scanner. Il tipo di scanner che funziona con più trasduttori di pressione deve avere una scala indipendente su ciascun canale.

Alcuni scanner, oltre ad avere una scala indipendente su ciascun canale, offrono anche ingressi indipendenti di corrente, tensione o millivolt per ciascun canale. Questi tipi di scanner consentono di utilizzare trasduttori con uscite diverse e intervalli di pressione diversi con lo stesso strumento.

Figura 2. Configurazione tipica del cablaggio per trasduttore con uscita in tensione (-eccitazione e -segnale sono comuni)
Figura 1. Configurazione tipica del cablaggio per trasduttore con uscita in millivolt
Figura 3. Configurazione tipica del cablaggio per trasduttore con uscita in corrente
Figura 4. Circuito di corrente multi-strumento 4-20 mA (misuratori da pannello, registratori grafici, computer, ecc.)

Tensione minima richiesta = (0,20 Ampere)(R LINE + R CARICO) + Vs TRASDUTTORE

Figura 5. Strumenti multipli collegati in parallelo a un trasduttore di uscita di tensione

UTILIZZO DI UN SEGNALE MILLIAMPERE CON STRUMENTAZIONE DI INGresso TENSIONE

La maggior parte della strumentazione è configurata per ricevere tensione. Una domanda frequente è come utilizzare un segnale di corrente con strumenti configurati per la tensione. È sufficiente installare un resistore tra i terminali di ingresso dello strumento. Il valore del resistore è determinato dalla legge di Ohm (V = IR). Ad esempio, l'installazione di un resistore da 500 ohm convertirà 20 mA in 10 volt (V = IR = 0,020 x 500). Ciò è illustrato nella Figura 7. L'unica altra considerazione è l'Offset zero. Poiché la maggior parte dei loop di corrente ha un limite inferiore di 4 mA, ci sarà un Offset zero. Utilizzando lo stesso valore di resistenza di cui sopra, 4 mA saranno convertiti in 2 volt.

Figura 7 R=V/I

Dove:
R = Dimensione del resistore
V = Tensione desiderata
I = Corrente

Esempio:
Per convertire 4-20 mA in 2-10 V
R = V/I = 10/.02 = 500 Ohm Un resistore da 500 Ohm verrebbe installato tra i terminali (+) e (-) dello strumento

Installazione del tubo del trasduttore di pressione

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