O que é um isolador de sinal
Um isolador de sinal transmite um sinal de medição de um circuito a outro, sem conexão elétrica entre eles. Ele é instalado onde as duas pontas de um laço estão em potenciais de terra diferentes, ou onde um cabo longo capta interferência que, de outro modo, apareceria na leitura. O isolador não muda o valor; ele elimina o caminho condutor por onde uma corrente parasita circularia.
Duas versões costumam ser fornecidas com o mesmo nome. O isolador transmite o sinal de um dispositivo que já tem alimentação própria. O distribuidor também alimenta o dispositivo de campo, que é o que um transmissor de dois fios exige, pois ele recebe sua alimentação pelo mesmo par que transporta seu sinal. As duas não são intercambiáveis: um transmissor de dois fios ligado a um isolador comum fica simplesmente sem alimentação, e uma fonte alimentada separadamente ligada a um distribuidor deixa duas fontes disputando um mesmo laço.
A seleção depende de quatro perguntas: se o dispositivo de campo precisa de alimentação, quais são as formas de sinal de entrada e de saída, quanta carga a saída pode acionar mantendo a exatidão, e que isolamento a aplicação exige. As formas de entrada e de saída precisam ser decididas em conjunto, e não uma de cada vez, porque um sinal isolado só pode ser reproduzido na forma proporcional do original.
Como um isolador de sinal mede
O isolamento é obtido transferindo o sinal através de uma barreira que nenhum condutor atravessa, normalmente por meios magnéticos ou ópticos. O sinal de entrada é convertido em uma forma capaz de atravessar a barreira, transferido, e reconstruído do outro lado como o mesmo valor proporcional. Como os dois lados não compartilham condutor, uma diferença de potencial entre eles não tem caminho pelo qual empurrar uma corrente pelo cabo de sinal, que é o mecanismo pelo qual um laço de terra soma um deslocamento a uma leitura que estaria correta.
A rejeição da interferência em modo comum decorre do mesmo arranjo. Uma tensão induzida nos dois condutores de um par de entrada, como a captada em um leito de cabos compartilhado com um acionamento, chega ao destino como uma tensão diferencial nula. Um filtro atenua esse sinal; a barreira de isolamento elimina a rota pela qual ele chegou até a medição. Por isso um sinal que ainda deriva quando um acionamento próximo entra em operação é caso para um isolador, e não para um filtro mais pesado.
O estágio de saída decide a que o sinal isolado pode ser conectado. Uma saída de corrente aciona uma carga até uma resistência indicada, o que cobre o instrumento receptor e o cabo até ele. Uma saída de tensão é uma fonte e, por isso, exige que sua carga esteja acima de um mínimo, e não abaixo de um máximo; uma carga mais leve que isso tira a saída da exatidão indicada, em vez de danificá-la. Os dois números valem para a exatidão nominal do módulo, e não como limites absolutos.
Opções de configuração
Grande parte da especificação é definida por essas decisões, e não pela classe de exatidão. Cada uma restringe a seguinte, e por isso elas são resolvidas em ordem.
| Configuração | Opções a definir | O que isso decide de fato |
| Isolador ou distribuidor | Isolamento simples, ou isolamento com alimentação para o dispositivo de campo | Se um transmissor de dois fios pode ou não ser conectado. Quem decide isso é o dispositivo de campo, e não a preferência. |
| Forma de entrada | Laço de corrente ou de tensão, sobre um conjunto definido de faixas | O que o módulo pode aceitar. Uma entrada de tensão tratada como de corrente parece ler baixo, em vez de falhar. |
| Forma de saída | Corrente ou tensão, na forma proporcional da entrada | O que o equipamento receptor vê. Na maioria dos módulos a forma não é trocada em campo, por isso fica definida no pedido. |
| Configuração de canais | Canal único, uma entrada para duas saídas, ou dois canais independentes | Se um sinal de campo precisa chegar a dois destinos, e quantos módulos o quadro precisa comportar. |
| Nível de isolamento | A tensão suportável entre entrada, saída e alimentação | A diferença de potencial sobre a qual o módulo pode ficar, que é o que um laço de terra ou uma tensão de ensaio impõe a ele. |
| Capacidade de carga na saída | Resistência máxima para saída de corrente, ou mínima para saída de tensão | Se o módulo consegue acionar o instrumento receptor e seu cabo mantendo a exatidão nominal. |
| Largura de montagem | A largura por módulo no trilho DIN | Quantos canais cabem no quadro, o que em uma planta de grande porte costuma ser o fator decisivo, e não a especificação. |
| Terminal e alimentação | Terminais destacáveis e a tensão de alimentação disponível no quadro | Com que rapidez um módulo pode ser trocado sem mexer na fiação de campo, e se ele pode funcionar com a alimentação já existente. |
Como escolher um isolador de sinal
| Fator | Por que isso decide a resposta | Como definir isso antes de cotar |
| Se o dispositivo de campo é alimentado pelo próprio laço | É isso que separa as duas versões, e errar deixa o dispositivo de campo sem alimentação ou duas fontes sobre um mesmo par | Informe o tipo de dispositivo de campo e como ele é alimentado, e não apenas o sinal que produz. |
| Formas de sinal de entrada e de saída | Precisam ser escolhidas em conjunto, porque a saída só pode ser a forma proporcional da entrada | Informe o sinal de origem e o sinal que o equipamento receptor espera, como um par. |
| Carga receptora | A saída de corrente tem carga máxima e a de tensão tem carga mínima, ambas ligadas ao valor de exatidão | Diga o que o sinal aciona e o comprimento do cabo até esse ponto. |
| Número de destinos | Um sinal exigido em dois lugares precisa de um módulo com duas saídas ou de um segundo transmissor | Liste tudo o que precisa receber o sinal, inclusive registradores e indicadores. |
| Exigência de isolamento | A tensão suportável precisa ser maior que qualquer diferença de potencial que a instalação possa impor | Descreva a que as duas pontas do laço estão conectadas, pois é isso que define a diferença. |
| Espaço no quadro e trilho | A largura por canal decide quantos cabem, e o tipo de trilho decide se o módulo sequer se monta | Informe o comprimento de trilho disponível e o número de canais. |
| Classificação da área | Um laço que entra em área classificada exige equipamento certificado para isso, o que não é o caso da versão padrão | Informe a classificação de área e a zona, se houver, no lado de campo do laço. |
O número de isolamento é uma tensão suportável, e não uma tensão de trabalho. Ele descreve o que o módulo suporta entre suas três portas, e não uma diferença de potencial a ser aplicada continuamente, e não é uma afirmação sobre segurança elétrica.
As alternativas mais próximas
Estes são os tipos em que uma consulta sobre um isolador de sinal normalmente se resolve, e o ponto em que a escolha realmente se decide.
| Alternativa mais próxima | Diferença em relação a um isolador de sinal |
| Conversores de sinal | Um conversor muda a forma ou a faixa de um sinal, como termopar para 4-20 mA, e muitos convertem sem isolar. Quando as duas pontas do laço já estão no mesmo potencial, o conversor é a resposta menor e de custo menor; quando não estão, o isolamento é a função que está sendo realmente adquirida. |
| I/O remoto | O I/O remoto leva a conversão e a aquisição para o campo e transporta os valores digitalmente, de modo que vários canais compartilham uma única conexão. Um isolador atua em um laço por vez. Em uma instalação nova com barramento digital, o I/O remoto pode dispensar isoladores individuais; em um laço analógico existente, não dispensa. |
| Sistemas PLC | Um controlador programável lê o sinal e age sobre ele, e algumas placas de entrada já trazem isolamento entre canais. Quando esse isolamento existe, um módulo separado é redundante; quando a placa isola apenas em relação ao barramento traseiro, um laço de terra entre dois dispositivos de campo continua sendo caso para um isolador. |
| Dispositivos de proteção contra surtos | O protetor contra surtos desvia um transitório para o aterramento, e o isolador elimina o caminho condutor por completo. Os dois são complementares, e não alternativos: o protetor limita o que chega ao quadro, e o isolador interrompe o laço que, de outro modo, carregaria uma diferença de potencial entre dois pontos aterrados. |
| Fontes de alimentação | O distribuidor alimenta o dispositivo de campo e isola seu sinal ao mesmo tempo, que é o que um transmissor de dois fios exige. Uma fonte de alimentação energiza um circuito sem deixar o sinal passar por ela. A distinção importa quando um transmissor é descrito como alimentado pelo laço: isso é uma exigência de distribuidor, e não de fonte. |
O que incluir na solicitação
A primeira resposta pode ser um orçamento, e não um conjunto de perguntas, se a consulta trouxer esses dados. Quando um valor não for conhecido, envie a descrição da função e confirmaremos o que ela implica.
- O dispositivo de campo, o sinal que ele produz e se é alimentado pelo próprio laço
- O sinal que o equipamento receptor espera, como forma e como faixa
- O número de canais e se algum sinal precisa chegar a dois destinos
- O que a saída aciona, incluindo o instrumento receptor e o comprimento do cabo
- A tensão de alimentação disponível no quadro
- A diferença de potencial, ou a origem do laço de terra que o módulo vai interromper
- Se o laço entra em área classificada e, em caso positivo, qual é a zona
- O comprimento de trilho DIN disponível e o número de canais a instalar
- Se os módulos precisam ser substituíveis sem mexer na fiação de campo