Tipo de produto
Um transmissor de temperatura converte o sinal de um sensor de temperatura em uma saída padrão que o resto de um sistema de controle consegue ler. Ele existe porque nenhuma das duas famílias de sensores produz um sinal que um sistema de controle receba diretamente: um elemento de resistência devolve uma pequena resistência que depende do comprimento dos condutores tanto quanto da temperatura, e um termopar devolve algumas dezenas de microvolts que dependem da temperatura dos terminais tanto quanto da temperatura medida.
Um transmissor de temperatura converte o sinal de um sensor de temperatura em uma saída padrão que o resto de um sistema de controle consegue ler. Ele existe porque nenhuma das duas famílias de sensores produz um sinal que um sistema de controle receba diretamente: um elemento de resistência devolve uma pequena resistência que depende do comprimento dos condutores tanto quanto da temperatura, e um termopar devolve algumas dezenas de microvolts que dependem da temperatura dos terminais tanto quanto da temperatura medida.
Os transmissores são montados em dois lugares, por duas razões relacionadas. A primeira é elétrica: converter o sinal no sensor, antes que ele viaje, elimina a interferência que um sinal de microvolts ou de miliohms capta em uma máquina ou ao longo de um leito de cabos, e elimina o erro de resistência dos condutores que de outro modo ficaria dentro da leitura. A segunda é organizacional: uma malha 4-20 mA pode ser lida por um registrador, um cartão de entrada de PLC, um indicador de painel ou um sistema SCADA sem que nenhum deles precise saber que sensor está atrás dela, e a malha pode ser testada com um medidor.
A oferta de transmissores é ampla porque essas razões são atendidas em níveis diferentes de custo. Um módulo compacto que se monta na cabeça de terminais do sensor, um módulo para trilho DIN fixado no painel, uma carcaça de campo para ambiente hostil e um isolador montado em trilho com vários canais fazem o mesmo trabalho com montagem, isolamento e densidade de canais diferentes. A entrada costuma ser configurável, e não fixa, de modo que uma variedade de tipos de sensor é coberta pelo mesmo módulo, com a entrada ajustada no pedido ou no campo.
O comprador chega ao transmissor por um dos dois lados. Pelo lado do sensor, ele é a resposta para um percurso longo ou um ambiente ruidoso. Pelo lado do sistema, ele é o adaptador que permite a um cartão de entrada de PLC existente ler uma temperatura, e o que precisa ser definido então é a forma de saída, o isolamento e a carga, e não o sensor.
A cadeia de medição começa no elemento. Um elemento de resistência é lido aplicando-se uma pequena corrente de excitação e medindo a tensão resultante; a corrente é mantida baixa para que a potência dissipada dentro do elemento não eleve sua temperatura o suficiente para importar. Um termopar é lido como tensão, e, como essa tensão é gerada entre a junção de medição e os terminais onde os fios chegam, a temperatura nesses terminais precisa ser medida e compensada.
O sinal é então linearizado e escalado. Um RTD segue uma curva publicada e um termopar segue um polinômio para o seu tipo de letra, e o transmissor carrega a linearização que o dispositivo receptor teria de fazer. A resolução da etapa de entrada e a exatidão do transmissor são grandezas diferentes: é normal um conversor ter resolução muito maior que o número de exatidão, porque a resolução precisa não ser limitante, e não ser igualada à exatidão especificada.
O estágio de saída conduz uma malha de corrente. Em uma disposição com dois fios, o mesmo par de condutores leva a alimentação e o sinal, e a corrente que o transmissor consome é a medição, de modo que o transmissor precisa funcionar com a tensão que resta depois que a resistência da malha toma a sua parte. O orçamento da malha é, portanto, uma restrição real: a tensão de alimentação, a tensão mínima de operação do próprio transmissor, o resistor receptor e a resistência do cabo somam todos, e o ponto em que o transmissor já não consegue atingir 20 mA é o ponto em que a disposição deixa de funcionar. É por isso que carga e alimentação são declaradas juntas em um transmissor e por que uma carga mais pesada encurta o percurso de cabo permitido.
Dois pontos adicionais decidem se a instalação mede o que deveria. O primeiro é onde fica a junção fria: um transmissor montado na cabeça do sensor faz a própria compensação ao lado dos terminais, enquanto um montado no painel depende de que o cabo de compensação chegue até ele. O segundo é o isolamento. Onde o sensor toca metal aterrado, ou onde vários canais são lidos por um mesmo cartão, um transmissor ou um isolador que separa entrada de saída impede que a malha carregue um caminho entre pontos que não deveriam estar conectados.
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.
| Decisão | Opções a definir | O que isso decide de fato |
|---|---|---|
| Tipo de entrada | Tipos de elemento de resistência e tipos de letra de termopar, em geral escolhidos na configuração, e não pelo hardware | Quais sensores o módulo consegue ler. A entrada precisa corresponder ao sensor em uso: um módulo configurado para uma família informa um valor plausível e errado vindo da outra. |
| Circuito de entrada | Dois, três ou quatro fios para um elemento de resistência; fio de termopar ligado direto para um termopar | Quanta resistência de condutor permanece dentro da leitura. Em um elemento de resistência, a conexão com dois fios soma os condutores ao elemento e aparece como deslocamento fixo; a conexão com três fios cancela condutores iguais. |
| Forma de saída | 4-20 mA com dois fios, tensão com três fios, ou uma disposição com quatro fios alimentada pela malha ou por fonte separada | O que o dispositivo receptor pode aceitar e quantos condutores a instalação exige. A versão com dois fios é a resposta usual em processo e a que a maioria dos cartões de entrada espera. |
| Montagem | Módulo compacto para cabeça de sensor, módulo para trilho DIN, carcaça de campo com entradas de cabo ou barramento isolador com vários canais | Onde a conversão acontece e, portanto, onde ficam a junção fria e a interferência. Um transmissor na cabeça encurta o caminho do sinal pequeno; um módulo em trilho concentra os canais no painel. |
| Isolamento | Nenhum, de entrada a saída, ou entrada, saída e alimentação todas separadas | Se existe um caminho entre o circuito do sensor e o circuito de controle. O isolamento galvânico é o que torna legível um sensor flutuante e o que impede que vários canais interfiram entre si. |
| Faixa atribuída | A faixa de temperatura mapeada na saída, definida no pedido e em geral ajustável | A resolução disponível na faixa de trabalho e o que acontece fora dela. Uma faixa estreita resolve com mais detalhe e limita mais cedo; uma faixa larga nunca limita e resolve de forma grosseira. |
| Fator | Como definir isso | Por que isso decide a resposta |
|---|---|---|
| O sensor em uso | Declare o tipo de elemento e a conexão: um Pt100 com três fios, um Pt1000 com dois, um termopar tipo K. | A configuração de entrada decorre disso, e a contagem de condutores também. Errar aqui é a razão mais comum para um transmissor ler um valor próximo, mas não correto. |
| O orçamento da malha | Acrescente ao cálculo o resistor receptor, a resistência do cabo e a tensão mínima de operação do transmissor, e verifique se a alimentação ainda consegue conduzir 20 mA. | Esse é o cálculo que decide se um transmissor com dois fios vai funcionar. Um resistor receptor mais alto ou um percurso mais longo pode colocar a disposição fora da alimentação, e o sintoma é uma leitura que para de subir no topo da faixa. |
| A faixa atribuída | Ajuste a faixa atribuída à faixa de trabalho do processo, e não à faixa completa do sensor. | A resolução de saída se distribui pela faixa, de modo que uma faixa mais estreita resolve melhor dentro dela. O custo é que tudo o que está fora da faixa deixa de ser representado, e o valor de saturação precisa ser distinguível de uma leitura real. |
| Onde a conversão acontece | Decida entre um transmissor montado na cabeça do sensor e um módulo de painel ou de trilho. | Uma unidade na cabeça faz a compensação nos terminais e encurta o caminho que o sinal pequeno percorre. Um módulo em trilho serve bem a muitos canais em um só lugar e serve a um percurso de cabo de compensação já existente. |
| Necessidade de isolamento | Estabeleça se o sensor toca metal aterrado e se vários canais compartilham um mesmo cartão de entrada. | O isolamento é o que separa circuitos que, de outro modo, estariam ligados pela malha. Onde a sonda está soldada a um vaso ou à máquina, ele em geral não é opcional. |
| Ambiente | Declare a temperatura ambiente na posição de montagem, a umidade e se o local é classificado ou sujeito a lavagem. | Um transmissor na cabeça fica na extremidade quente e vê a temperatura do processo através da cabeça; uma unidade no painel vê o painel. Ambos têm limites mais baixos que os do sensor a que servem. |
Estes são os tipos em que uma consulta sobre um transmissor de temperatura normalmente se resolve, e o ponto em que a escolha realmente se decide.
| Alternativa mais próxima | Diferença em relação a um transmissor de temperatura |
|---|---|
| Sensores de temperatura RTD | Realiza a medição. Um transmissor não tem elemento sensor próprio, por isso os dois são especificados juntos: o sensor determina a faixa e a exatidão, e o transmissor determina a forma como o sinal chega. |
| Termopares | Gera a tensão que o transmissor lê, e é o sensor que mais precisa de um transmissor, porque o sinal dele é pequeno e a junção fria precisa ser tratada. Em um percurso curto e com o instrumento próximo, o termopar é ligado diretamente e nenhum transmissor é montado. |
| Detectores de temperatura por resistência | O elemento de resistência nu, fornecido como peça com condutores. A relação com o transmissor é a mesma de uma sonda completa: o transmissor o lê, e, quando o elemento é fornecido sem cabeça de conexão, o transmissor em geral fica montado longe dele. |
| Indicadores de temperatura | Mostra o valor, em vez de convertê-lo. Um indicador recebe um sinal de malha ou um sinal de sensor e o exibe; um transmissor produz o sinal de malha que o indicador leria, e muitos instrumentos de painel combinam as duas funções. |
| Chaves de temperatura | Fornece um contato em um valor de ajuste, em vez de um valor contínuo, e é escolhida para intertravamentos, e não para medição. Quando se precisa ao mesmo tempo de uma leitura e de um desarme, a leitura vem de um transmissor e o desarme é uma função separada. |
| Controladores de temperatura | Lê o sensor e comanda um aquecedor ou resfriador em direção a um valor de ajuste. Um controlador em geral recebe o sensor diretamente, de modo que um transmissor só é colocado diante dele quando o percurso é longo ou quando o sinal precisa ser compartilhado. |
O transmissor é o último a ser escolhido e é o que permite dar um orçamento já na primeira resposta. Declare o sensor, a carga da malha, a alimentação e a posição de montagem, e o resto decorre daí.
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.
Produtos disponíveis
Transmissores de temperatura
Módulo transmissor de temperatura de dois fios, entradas RTD e termopar, saída 4-20 mA ou 0-10 V a 24 VDC, exatidão de 0,2 %FS e ajuste de zero e extensão.
Também em Medição de temperatura
Todos os tipos que orçamos em Medição de temperatura. Um tipo sem link ainda é orçado - ele é descrito na Medição de temperatura visão geral, e ganha uma página própria assim que um modelo é publicado para ela.
Perguntas frequentes
Em geral, não. Um Pt100 ligado com três ou quatro fios a um instrumento de painel a poucos metros funciona perfeitamente, e um termopar ligado com cabo de compensação do tipo correspondente a um instrumento com compensação da junção fria também. O transmissor justifica-se quando o percurso é longo, quando o ambiente entre o sensor e o instrumento é eletricamente ruidoso, quando o sinal precisa ser compartilhado por vários dispositivos ou quando o sensor precisa ser um conjunto vedado, sem entrada de cabo para o fio de compensação.
Isso é a malha ficando sem tensão. Um transmissor com dois fios precisa de uma tensão mínima sobre ele para conduzir 20 mA, e a alimentação tem de cobrir isso mais a queda produzida pelo resistor receptor e pelo cabo. Quando o total excede a alimentação, o transmissor satura e a leitura deixa de acompanhar o processo, o que é fácil confundir com defeito do sensor. A solução é uma alimentação mais alta, um resistor receptor menor ou, não sendo possível nenhuma das duas, um transmissor com quatro fios.
Os dois separam entrada de saída. O transmissor também faz a conversão da medição, recebendo o sinal do sensor e produzindo uma saída de malha escalada. Um isolador em geral deixa o sinal passar sem alteração ao romper o caminho galvânico, e é usado quando o sinal já está em uma forma utilizável, mas os circuitos não podem ser conectados.
Na maioria dos transmissores modernos a entrada é uma configuração, e não uma opção de hardware, de modo que pode ser ajustada pelo software ou por chaves no próprio módulo. Ela ainda precisa ser ajustada corretamente para corresponder ao sensor e, quando o sensor é um elemento de resistência, o número de fios que a configuração espera precisa coincidir com a fiação realmente instalada, ou a compensação da resistência dos condutores não fará o que se esperava dela.
Onde o objetivo é encurtar o caminho que o sinal pequeno percorre, que é a razão usual para montar um. Ele fica na cabeça de conexão do sensor, faz a própria compensação da junção fria ao lado das conexões e envia adiante um sinal de malha. O limite dele é a própria classificação de temperatura ambiente, definida pela temperatura do processo conduzida através da cabeça, e em geral bem abaixo da faixa do sensor.
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