Introdução aos desafios do condicionamento de sinais
Enfrentamos diversos desafios de condicionamento de sinal com os sensores disponíveis para monitorar processos de todos os tipos. Isso inclui temperatura, nível, vazão, pressão, posição, luz e assim por diante; a lista de aplicações que utilizam condicionamento de sinal é infinita.
Qualquer indústria, pesada ou leve, da agricultura à geração de energia, utiliza produtos de condicionamento de sinal. Cada indústria apresenta seu próprio conjunto de problemas e requisitos.
Algumas aplicações exigem a comparação de sinais e uma saída baseada no resultado. Por exemplo, a quantidade de óleo consumida por um queimador será a diferença entre a entrada e a saída do fluxo e, normalmente, controladores complexos ou PLCs realizam essa tarefa. No entanto, os avanços na funcionalidade de divisores de sinal e condicionadores multicanal permitem que o próprio bloco de condicionamento execute parte desse trabalho.
Desafios
Embora o condicionamento básico de sinais seja utilizado há muitos anos, ainda representa um desafio para o engenheiro de processos. Qualquer sistema que precise transmitir sinais analógicos, representando valores de engenharia, de um ponto de medição para um ponto de monitoramento/controle, precisa considerar diversos fatores. Por exemplo, a incompatibilidade entre entradas e saídas, ou o ambiente em que o sistema está localizado.
O tipo e o nível do sinal de saída dos sensores de processo precisam corresponder aos requisitos de entrada dos controladores ou PLCs, caso contrário, podem ocorrer problemas. Um sensor com saída de (0 a 10) mA pode precisar ser conectado a um controlador com entrada de (0 a 10) V, ou até mesmo com uma faixa de mA diferente. A compatibilidade dos sinais é o requisito fundamental de qualquer condicionador de sinal.
Para evitar loops de terra, que podem causar erros de sinal, é necessário isolar as entradas/saídas dos equipamentos no mesmo circuito de controle.
A seleção e o ajuste de escala de sinais quando as saídas dos sensores não estão na mesma unidade de engenharia ou em múltiplos dessa unidade, bem como a necessidade de reajuste de escala caso as condições do processo mudem, representam potenciais problemas. Se o bloco de condicionamento puder ser facilmente reconfigurado para uma nova entrada quando os parâmetros de operação do processo mudarem, a instalação torna-se muito mais fácil. Por exemplo: um sensor de vazão que representa (0 a 100) l/min está conectado a um registrador de dados que precisa de uma entrada que represente (0 a 50) l/min, sendo que ambos utilizam um sinal de (4 a 20) mA. Como a unidade de condicionamento lidará com essa incompatibilidade?
Integridade
A integridade do sinal também é importante. A perda de sinal ou uma leitura incorreta podem causar a falha de um sistema de controle ou seu funcionamento fora dos limites. Muitos fatores, internos e externos ao sistema de controle, podem afetar a integridade. Portanto, um sistema robusto é essencial para manter a fidelidade do sinal, pois as condições físicas do ambiente, o comprimento do cabo e a interferência elétrica podem causar problemas.
O isolamento entre sensores que podem ser energizados em caso de falha pode representar um risco à segurança em algumas aplicações. Para alguns engenheiros, um condicionador com a capacidade adequada pode ser um fator determinante na escolha da unidade correta.
Se for necessário mais de um condicionador de ar, um único dispositivo capaz de atender a todas as necessidades pode ser uma solução. A desvantagem é que esse dispositivo pode ser complexo e caro.
Interfaces
Além disso, é importante que os engenheiros de processo escolham equipamentos que possam ser facilmente interligados, pois controladores, PLCs, sistemas de gerenciamento predial e displays precisam ser integrados para funcionarem em conjunto em diversas combinações.
É por isso que a maioria dos sensores, ou o transdutor ao qual o sensor se conecta, busca converter seu valor de engenharia específico em algo que possa ser integrado à grande maioria dos sistemas de controle disponíveis no mercado, os quais, por questões práticas, normalmente aceitam apenas um número limitado de entradas. Os "padrões" da indústria para transmissão de sinais analógicos estão dentro das faixas de (0 a 20) mADC ou +/- (0 a 10) VDC.
Soluções
A flexibilidade da tecnologia moderna de condicionamento de sinais está ajudando o engenheiro de processos a reduzir o número de unidades necessárias. Isso ocorre porque elas são projetadas para serem multifuncionais, fáceis e rápidas de instalar. A escolha correta do dispositivo de condicionamento de sinais pode solucionar muitos dos problemas apresentados ao engenheiro de processos.
A linha SEM1700 da Status Instruments, montada em trilho, de condicionadores e divisores de sinal de canal único e duplo, foi projetada para superar muitos dos problemas comuns associados ao condicionamento de sinal.
A flexibilidade para o usuário em campo é alcançada por meio da fonte de alimentação, isolamento e configuração. Uma fonte de alimentação universal que opera de 24 VCC até a tensão da rede elétrica. Isolamento de 3,75 V entre entradas e saídas. Ampla gama de configurações de entrada e saída.
Os engenheiros de processo podem usar o dispositivo de canal duplo em dois modos: simples e avançado. O modo simples oferece as funcionalidades básicas de um condicionador/divisor de sinal. O modo avançado oferece: modo não linear para o usuário, amortecimento de sinal, ferramenta de diagnóstico do sistema e outras opções, incluindo gravação. A configuração é feita utilizando o software FOC e um cabo USB padrão.
