Che cos'è un isolatore di segnale
Un isolatore di segnale trasferisce il segnale di misura da un circuito all'altro senza che tra i due esista una connessione elettrica. Viene montato dove le due estremità di un ciclo si trovano a potenziali di terra diversi, o dove un cavo lungo raccoglie un'interferenza che altrimenti comparirebbe nella lettura. L'isolatore non cambia il valore: elimina il percorso conduttivo sul quale scorrerebbe una corrente parassita.
Con lo stesso nome vengono fornite due versioni. Un isolatore trasferisce il segnale proveniente da un dispositivo che ha già una propria alimentazione. Un separatore alimenta anche il dispositivo di campo, che è ciò di cui ha bisogno un trasmettitore a due fili, dato che prende la sua alimentazione sulla stessa coppia che porta il segnale. Le due non sono interscambiabili: un trasmettitore a due fili collegato a un isolatore semplice resta semplicemente senza alimentazione, e una sorgente alimentata a parte collegata a un separatore lascia due alimentazioni in contrasto su un solo ciclo.
La scelta dipende da quattro domande: se il dispositivo di campo ha bisogno di alimentazione, quali sono le forme del segnale in ingresso e in uscita, quale carico l'uscita può pilotare mantenendo la propria accuratezza, e quale isolamento richiede l'applicazione. Le due forme vanno decise insieme e non una per volta, perché un segnale isolato può essere riprodotto solo nella forma proporzionale dell'originale.
Come misura un isolatore di segnale
L'isolamento si ottiene trasferendo il segnale attraverso una barriera che nessun conduttore attraversa, di solito per via magnetica o ottica. Il segnale di ingresso viene convertito in una forma che può oltrepassare la barriera, trasferito, e ricostruito sull'altro lato come lo stesso valore proporzionale. Poiché i due lati non condividono alcun conduttore, una differenza di potenziale tra loro non ha un percorso attraverso cui spingere una corrente sul cavo di segnale, ed è questo il meccanismo con cui un anello di massa sposta una lettura che per il resto sarebbe corretta.
Il rifiuto del disturbo di modo comune discende dallo stesso assetto. Una tensione indotta su entrambi i conduttori di una coppia di ingresso, come quella raccolta in una canalina portacavi condivisa con un azionamento, arriva all'estremità ricevente come differenza nulla. Un filtro attenua un segnale del genere; una barriera di isolamento toglie la strada per cui esso ha raggiunto la misura. Ecco perché un segnale che continua a derivare quando un azionamento vicino è in moto è un caso per un isolatore, e non per un filtro più pesante.
Lo stadio di uscita decide a cosa il segnale isolato può essere collegato. Un'uscita in corrente pilota un carico fino a una resistenza dichiarata, che copre lo strumento ricevente e il cavo che lo raggiunge. Un'uscita in tensione è una sorgente e quindi richiede il suo carico sopra un minimo piuttosto che sotto un massimo; un carico più leggero di quel valore porta l'uscita fuori dalla sua accuratezza dichiarata invece di danneggiarla. Entrambe le cifre si applicano all'accuratezza alla quale il modulo è classificato, e non come limiti assoluti.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Isolatore o separatore | Isolamento semplice, o isolamento con un'alimentazione per il dispositivo di campo | Se un trasmettitore a due fili può essere collegato, o no. Lo decide il dispositivo di campo, e non una preferenza. |
| Forma dell'ingresso | Anello in corrente o in tensione, su un insieme definito di campi | Cosa può accettare il modulo. Un ingresso in tensione preso come uno in corrente sembra leggere basso, anziché guastarsi. |
| Forma dell'uscita | Corrente o tensione, nella forma proporzionale dell'ingresso | Cosa vede l'apparecchiatura ricevente. La forma non è commutabile sul campo, sulla maggior parte dei moduli, quindi va fissata all'ordine. |
| Configurazione dei canali | Canale unico, un ingresso con due uscite, o due canali indipendenti | Se un segnale di campo deve raggiungere due destinazioni, e quanti moduli la profondità del quadro deve contenere. |
| Livello di isolamento | La tensione di tenuta tra ingresso, uscita e alimentazione | La differenza di potenziale che il modulo può attraversare, che è ciò che un anello di massa o una tensione di prova gli impone. |
| Capacità di carico in uscita | Resistenza massima per un'uscita in corrente, o minima per un'uscita in tensione | Se il modulo può pilotare lo strumento ricevente e il suo cavo mantenendo l'accuratezza nominale. |
| Larghezza di montaggio | L'ingombro per modulo su guida DIN | Quanti canali trovano posto nel quadro, che su un grande impianto è spesso il fattore decisivo più della specifica. |
| Morsetti e alimentazione | Morsetti estraibili, e la tensione di alimentazione disponibile nel quadro | Con quale rapidità un modulo può essere sostituito senza muovere il cablaggio di campo, e se può funzionare con l'alimentazione già presente. |
Come scegliere un isolatore di segnale
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
| Se il dispositivo di campo è alimentato sul ciclo | Separa le due versioni, ed equivocarla lascia il dispositivo di campo senza alimentazione o due alimentazioni su una sola coppia | Indichi il tipo di dispositivo di campo e come viene alimentato, e non soltanto il segnale che produce. |
| Forme del segnale in ingresso e in uscita | Vanno scelte insieme, perché l'uscita può essere solo la forma proporzionale dell'ingresso | Indichi il segnale sorgente e il segnale che l'apparecchiatura ricevente si aspetta, considerati come coppia. |
| Carico ricevente | Un'uscita in corrente ha un carico massimo e una in tensione un minimo, entrambi legati al valore di accuratezza | Indichi cosa il segnale deve pilotare e la lunghezza del cavo fino a quel punto. |
| Numero di destinazioni | Un segnale richiesto in due punti chiede un modulo a due uscite, o un secondo trasmettitore | Elenchi tutto ciò che deve ricevere il segnale, compresi registratori e indicatori. |
| Requisito di isolamento | La tensione di tenuta deve superare qualsiasi differenza di potenziale l'installazione possa imporre | Descriva a cosa sono collegate le due estremità del ciclo, perché è quello a fissare la differenza. |
| Spazio nel quadro e guida | L'ingombro per canale decide quanti ne entrano, e il tipo di guida decide se il modulo può essere montato | Indichi la lunghezza di guida disponibile e il numero di canali. |
| Classificazione dell'area | Un ciclo che entra in un'area a rischio chiede apparecchiature certificate per quell'area, cosa che la versione standard non è | Indichi la classificazione dell'area e la zona, se presente, all'estremità di campo del ciclo. |
Il valore di isolamento è una tensione di tenuta, non una tensione di lavoro. Descrive ciò che il modulo sopporta tra ingresso, uscita e alimentazione, non una differenza di potenziale da applicare in modo continuo, e non è una dichiarazione sulla sicurezza elettrica.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un isolatore di segnale si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa la distingue da un isolatore di segnale |
| Convertitori di segnale | Un convertitore cambia la forma o il campo di un segnale, per esempio da termocoppia a 4-20 mA, e molti convertono senza isolare. Dove le due estremità del ciclo sono già allo stesso potenziale, un convertitore è la risposta più piccola e meno costosa; dove non lo sono, l'isolamento è la funzione che sta davvero venendo acquistata. |
| I/O remoto | L'I/O remoto porta la conversione e l'acquisizione nel campo e trasporta i valori digitalmente, così che più canali condividano una sola connessione. Un isolatore agisce su un ciclo alla volta. Su un'installazione nuova con un bus digitale, l'I/O remoto può togliere il bisogno di isolatori singoli; su un ciclo analogico esistente non può. |
| Sistemi PLC | Un PLC legge il segnale e agisce su di esso, e alcune schede di ingresso portano un isolamento proprio tra canale e canale. Dove quell'isolamento è già presente, un modulo separato è ridondante; dove la scheda isola soltanto rispetto al backplane, un anello di massa tra due dispositivi di campo resta un caso per un isolatore. |
| Dispositivi di protezione contro le sovratensioni | Un dispositivo di protezione devia un transitorio a terra, e un isolatore elimina del tutto il percorso conduttivo. I due sono complementari e non alternativi: il protettore limita ciò che raggiunge il quadro, e l'isolatore rompe l'anello che altrimenti porterebbe una differenza di potenziale tra due punti messi a terra. |
| Alimentatori | Un separatore alimenta il dispositivo di campo e isola il suo segnale nello stesso momento, che è ciò di cui ha bisogno un trasmettitore a due fili. Un alimentatore energizza un circuito senza far passare attraverso di sé un segnale. La distinzione conta quando un trasmettitore è descritto come alimentato dal ciclo: è una richiesta di separatore, e non di alimentatore. |
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Il dispositivo di campo, il segnale che produce e se è alimentato sul ciclo
- Il segnale che l'apparecchiatura ricevente si aspetta, come forma e come campo
- Il numero di canali, e se qualche segnale deve raggiungere due destinazioni
- Cosa pilota l'uscita, compreso lo strumento ricevente e la lunghezza del cavo
- La tensione di alimentazione disponibile nel quadro
- La differenza di potenziale, o la sorgente dell'anello di massa che il modulo deve interrompere
- Se il ciclo entra in un'area a rischio, e la zona in caso affermativo
- La lunghezza di guida DIN disponibile e il numero di canali da montare
- Se i moduli devono essere sostituibili senza muovere il cablaggio di campo