Trasmettitore di pressione configurabile

Un trasmettitore di pressione trasforma la pressione in un punto di presa in un segnale che un sistema di controllo può leggere. Lo strumento descritto in questa pagina usa un elemento sensibile in silicio con resistori diffusi, copre la misura di pressione relativa, assoluta e sigillata e ha un’escursione che va da -100 kPa a 60 MPa sull’intera serie. L’uscita è 4-20 mA a due fili come standard, con 0-5 V, 1-5 V, 0-10 V e RS-485 Modbus disponibili secondo la configurazione.

Ciò che distingue questa serie non è l’elemento ma il numero di costruzioni realizzate attorno ad esso. Lo stesso modulo di misura è offerto in un corpo a innesto semplice, in un corpo corto per installazioni anguste, in un corpo alettato per mezzi caldi, in un corpo con display a quattro cifre, in una versione con connettore circolare GX12, in una versione sanitaria a diaframma a filo con raccordo a morsetta, in un corpo in alluminio pressofuso, in una versione flangiata e in forme con radio 4G o con involucro a prova di fiamma. Quella gamma esiste perché l’elemento è piccolo e l’elettronica è una scheda: una volta fissati quei due, è il corpo a decidere dove lo strumento può essere usato.

Come il corpo decide dove il trasmettitore può essere usato

L’elemento di misura in sé è una membrana di silicio con una rete di resistori diffusi, isolata dal processo da un sottile diaframma e da un fluido di riempimento nelle costruzioni industriali. Il mezzo incontra quindi il metallo a contatto e non il silicio, e l’elemento resta a una temperatura che la compensazione può gestire. Tutto ciò che il corpo fa discende dal proteggere quell’insieme senza deformare ciò che legge.

Un corpo alettato allontana il calore dall’elettronica, ed è per questo che esiste una costruzione per alte temperature: il limite di norma è il circuito e il fluido di riempimento, non la membrana, e le alette recuperano la differenza. Un diaframma a filo elimina il volume morto davanti all’elemento, così un mezzo che ristagnerebbe o tratterebbe residui in un raccordo filettato non ha dove fermarsi. Un involucro a prova di fiamma contiene un guasto interno invece di impedirlo, ed è per questo che cambia ciò che lo strumento può affiancare, e non ciò che misura. Una versione radio elimina il cavo, e cambia il costo dell’installazione molto più di quanto non cambi la misura.

Due valori cambiano con l’escursione e non con il corpo, e vale la pena leggerli insieme. La deriva termica nel campo compensato è 2%FS sui campi da 10 a 60 kPa e 1,5%FS sopra i 60 kPa, e lo stesso campo compensato va da 0 a 60 °C, da 0 a 70 °C o da -10 a 70 °C a seconda della fascia di escursione. Un campo stretto su un’installazione esterna fredda è quindi una proposta diversa rispetto allo stesso strumento all’interno.

Come scegliere il trasmettitore giusto

Si stabilisca prima il tipo di pressione. Un trasmettitore relativo legge rispetto all’atmosfera locale ed è adatto a una mandata di pompa, a una linea d’aria compressa o a un serbatoio ventilato. Un trasmettitore assoluto legge rispetto a un vuoto chiuso ed è la scelta giusta quando la componente barometrica non deve comparire nella lettura. Un trasmettitore sigillato mantiene un riferimento interno fisso e si usa dove un riferimento ventilato si riempirebbe del mezzo. Un’escursione composta che attraversa lo zero è un quarto caso, e non è intercambiabile con uno strumento sigillato di pari escursione numerica.

Si stabilisca poi l’escursione rispetto alla pressione di lavoro e non al picco. La classe di accuratezza si applica al fondo scala dell’escursione scelta, quindi un campo molte volte superiore alla pressione normale di lavoro passa la vita a leggere una piccola frazione del fondo scala e riporta meno di quanto potrebbe. Il valore di sovrapressione pubblicato, 150%FS fino a 10 MPa e 125%FS sopra, copre picchi brevi come l’avviamento di una pompa o una prova di linea, e non un sovracampo prolungato.

Si stabilisca quindi l’ambiente, perché è lui a scegliere il corpo: la temperatura del mezzo decide tra la costruzione standard e quella alettata, il requisito di pulizia decide il diaframma a filo, la classificazione dell’area decide l’involucro, e la distanza dal sistema di controllo decide tra un anello e una radio. La compatibilità con il mezzo è l’elemento restante, e il materiale fornito non dichiara il materiale del diaframma o del raccordo, per cui un mezzo aggressivo va segnalato con la richiesta invece di essere dato per scontato.

Cablaggio, alimentazione e resistenza di carico

L’intervallo di alimentazione e la resistenza di carico sono pubblicati insieme perché uno vincola l’altra. Sull’uscita in corrente, il carico che un anello a due fili può pilotare è RL ≤ (U-10 V)/0,02 A senza display locale e RL ≤ (U-14 V)/0,02 A con display, dove U è la tensione di alimentazione. La differenza tra le due espressioni è la tensione di cui il display ha bisogno, e usare l’espressione sbagliata è il modo in cui un anello che sulla carta sembrava comodo legge basso in fondo alla scala. Sulle uscite in tensione il vincolo è un carico minimo di 5 kΩ e non un massimo.

L’alimentazione cambia con l’uscita e con il display: 10-32 V per 4-20 mA, 8-32 V per 0-5 V o 1-5 V, 12-32 V per 0-10 V, e su RS-485 8-32 V, 7-32 V o 5-28 V a seconda che un display sia montato e che sia LCD o LED. Le funzioni dei pin non sono le stesse tra le forme di uscita, quindi il cablaggio si legge dalla forma ordinata e non dalla serie in generale.

Limiti di misura e criteri di scelta

Un trasmettitore scelto con molta più escursione di quanta ne serva è il modo più comune di far leggere male uno strumento buono. La classe si applica al fondo scala, quindi l’errore nel punto di lavoro cresce in proporzione a quanto dell’escursione resta inutilizzato.

I campi stretti su installazioni fredde meritano una seconda verifica, perché il campo compensato si restringe al restringersi dell’escursione e il valore di deriva sale. Dove il processo sta in basso in un campo stretto all’esterno, un altro principio di misura o un’escursione più ampia possono servire meglio di una classe più stretta sullo stesso strumento.

Un trasmettitore è anche lo strumento sbagliato quando la domanda non è continua. Se il requisito è un contatto che cambia stato a un valore prefissato, un pressostato lo fa senza anello; se il requisito è una indicazione locale e null’altro, un manometro la fa senza alimentazione. Dove il mezzo è aggressivo la risposta è di solito un separatore a diaframma davanti allo strumento, e non un metallo a contatto più esotico, e dove il mezzo pulsa in modo violento la struttura di smorzamento nel raccordo aiuta ma non sostituisce un attenuatore adeguato.

Configurazione e ordine

Il materiale fornito non dà una scomposizione del codice modello per la serie, quindi una configurazione va indicata a parole: tipo di pressione, campo, forma dell’uscita, alimentazione, attacco di processo, connessione elettrica, corpo e lunghezza dei cavi. È anche ciò che un preventivo richiede, ed è l’ordine in cui le scelte si vincolano a vicenda: la forma dell’uscita fissa l’intervallo di alimentazione, l’intervallo di alimentazione fissa il carico pilotabile e il corpo fissa la temperatura del mezzo che si applica.