Transmissores de pressão

Dados técnicos

Grau de proteção IP

O grau de proteção IP (Ingress Protection) é uma codificação que define o nível de vedação em equipamentos elétricos, conforme norma IEC 60529 (anteriormente DIN 40050 - Parte 2). 

IP 00

Nenhuma proteção.

IP 65

6 = Totalmente protegido contra poeira.

5 = Protegido contra jatos de água.

IP 67

6 = Totalmente protegido contra poeira.

7 = Protegido contra efeitos de imersão temporária em água

IP 68

6 = Totalmente protegido contra poeira.

8 = Protegido contra efeitos de imersão contínua em água

IP 6K9K

6 = Totalmente protegido contra poeira.

K = Específico para o equipamento elétrico em veículos rodoviários.

9 = Suportam jatos direcionados de água, pressurizados entre 80-100 bar a uma temperatura de 80°C.

O que é um transmissor de pressão?

 

Um transmissor de pressão (também chamado transdutor de pressão ou conversor de pressão) é um componente utilizado para converter uma pressão pneumática ou hidráulica em um sinal de saída eléctrico (linear e geralmente análogo), tal como uma corrente ou tensão.

 

Como funciona um transmissor de pressão?

 

Pela tomada de pressão, o fluído entra em contato com o diafragma (1). Conforme a pressão do fluído aumenta o diafragma é deformado. No lado oposto do fluído, um circuito elétrico que esta fixado no diafragma, possui 4 resistores ôhmicos, sob forma de ponte de Wheatstone. Este circuito se denomina “Strain gage”. Conforme o fluído pressurizado deforma o diafragma, os resistores também se deformam alterando sua resistência. Assim, seguindo a lei de ohm (V=R/A) conforme a resistência (ohms) aumenta a tensão (volts) também aumenta e neste caso de forma proporcional e linear. Este sinal de saída da ponte de wheatstone é amplificado em circuito eletrônico (2) e processados ​​digitalmente por um micro-controlador (3), que o converte de analógico para digital (conversor A/D) e depois de tratado de digital para analógico(conversor D/A). Enfim, de acordo com cada configuração o sinal de saída (4) é obtido em 4 a 20 mA, 0 a 10 V, 0,5 a 4,5 V entre outros.

 

Tecnologia SoS (silicone-on-sapphire)

 

Na tecnologia de silicone-em-safira, o substrato que fixa o strain gage / thin film ao diafragma é safira sintética. A safira tem excelentes propriedades mecânicas e  de estabilidade de temperatura, além de prevenir efeitos de parasitas indesejáveis. Isso proporciona um sinal preciso e estável. Em conjunto com o diafragma, que é feito de titânio, proporciona um excelente resultado no coeficiente de temperatura da safira e titânio.

Isso ocorre porque, ao contrário de outras tecnologias feitas com silício e aço inoxidável, eles estão alinhados mais próximos, exigindo assim um baixo nível de compensação eletrônica. Além também de ter um efeito favorável sobre a estabilidade a longo prazo.

 

Sensor de Aço inoxidável "preenchido de óleo"

 

Nesta tecnologia, o sensor piezo-resistivo esta submergido a um invólucro metálico, preenchido com óleo fluoretado. Isso faz com o sensor fique praticamente livre do estresse mecânico externo. O óleo fluoretado

tem excelentes características em relação à temperatura e comportamento de envelhecimento, e não é inflamável e por isso se encaixa perfeitamente para aplicações com oxigênio. Não é recomendado para aplicações em alimentos.

 

Tecnologia de pastilha cerâmica com thick film

Nesta tecnologia o sensor é constituído por um corpo cerâmico sintetizado. Sua geometria proporciona um sinal proporcional e linear. A espessura do diafragma é que define a faixa de pressão.

 

Sinais padrões

Os sinais de saída 4-20 mA, 0-10 V e 0,5-4,5 V (radiométrico) se tornaram comum na indústria. Também oferecemos transmissores com sinais de saída específico do cliente, como 1-5 V, entre outros.

 

Sinal de saída de tensão 0 - 10 V

Transmissores com um sinal de 0 a 10 V de saída são normalmente usados devido a simplicidade na conversão de tensão em pressão (0 V para 0 bar). Este sinal de saída deve ser escolhido pela sua alta resistência, que tem valor mínimo de 4,7 kW. Normalmente possuem 3 fios, sendo 1 para alimentação, 1 para sinal de saída e 1 para terra.

O comprimento máximo do cabo não deve exceder 30 metros, evitando assim quedas significativas sinal de tensão na linha.

 

Fórmula de conversão:

Uout = Pressão aplicada / faixa de pressão x 10 V. Ex: Em um transmissor de 0 a 10 bar com saída de 0 a 10 V, quando a pressão for 5 bar o sinal de saída será 5 V. U = 5 / 10 x 10 = U = 5

 

Sinal de saída de tensão 0,5 a 4,5V (radiométrico)

Nossos transmissores com saída radiométrica são alimentados com uma tensão de 5 V e possuem 3 fios, sendo 1 para alimentação, 1 para sinal de saída e 1 para terra.

O sinal de saída é diretamente proporcional sobre a tensão de alimentação e isto é conhecido como uma dependência radiométrica.

O sinal 0,5-4,5 V foi padronizado pois muitos conversores A/D (analógico digital) tem como padrão alimentação de 5 Volts. A tensão de saída de 0,5 V corresponde a 10% e 4,5 V corresponde a 90% da tensão de alimentação. Sua faixa de medição (Span) corresponde a 80% de sua alimentação.

 

Fórmula de conversão:

Uout = 0,1 x Uv + pressão aplicada / faixa de pressão x 0,8 V x Uv+, onde Uv+ = tensão de operação. Ex: Em um transmissor de 0 a 10 bar com saída de 0,5 a 4,5 V, quando a pressão for 5 bar e estiver alimentado em 5 volts o sinal de saída será  V.

U = 0,1 x 5 + 5/10 x 0,8 x 5 = 0,5 + 0,5 x 4 = 0,5 + 2 = 2,5 volts.

 

Sinal de saída de 4 a 20 mA

O sinal analógico de saída mais comum dos sensores é o 4-20 mA (2 fios). A vantagem de um sinal 4 a 20 mA é que o início de sua faixa (offset) é de 4 mA que permite o monitoramento de diferença de potencial (rompimento de fios) com zero de pressão (life zero signal), além de curto-circuitos. O sinal pode também ser transmitido através de longas distâncias sem perda de precisão. Este sinal também é o menos sensível a interferência eletromagnética (EMC - Electromagnetic compatibility). Tecnologia de 2 fios também significa fiação overhead é reduzido.

 

Carga / Resistência ôhmica aparente para transmissores de pressão

Uma carga ôhmica apropriada deve ser conectada para garantir o perfeito funcionamento de um transmissor de pressão.

Para transmissores com uma saída de tensão (V), a carga deve ser de pelo menos 4,7 kOhm.

Para transmissores com uma saída de corrente (4-20 mA), a carga máxima é calculada utilizando a seguinte fórmula:

RL= Uv – Uv(min) / 20mA

Uv + (min) é a tensão de alimentação mínima a serem tomadas a partir do data sheet. Uv + (min) = 10 V dá a seguinte faixa de operação para exemplo:

 

Tensão de alimentação / operacional UB

Todos os transmissores de pressão trabalhar com tensão DC e não têm isolação galvânica. Dentro dos limites especificados no data sheet, a tensão de alimentação pode ser alterada sem influenciar o sinal de saída. (Os transdutores de pressão radiométricos são uma exceção).

Para garantir a funcionalidade de um transmissor, a tensão mínima de alimentação não podem ser inferiores. A tensão de operação máxima não pode ser ultrapassada para evitar danos nos componentes eletrônicos.

 

Precisão (DIN EN 61298)

A precisão dos transmissores de pressão é especificada pela Suco como ± 0,5% ou 1% do spam (também chamado de fundo de escala). Precisão inclui desvio de zero ponto, não linearidade, histerese e não-repetibilidade, e é definida em temperatura ambiente e novo estado.

Este método define o desvio máximo da linha ideal (em contraste com o método BSFL em que o desvio médio é dado). Outros fatores que influenciam a total precisão, tais como temperatura e envelhecimento, são especificados separadamente.

 

Não-linearidade (DIN EN 61298)

Não-linearidade (também linearidade) define o desvio da curva de saída real da linha teórica ideal. A SUCO especifica o erro máximo em relação à extensão global ou escala completa (FS) da faixa de pressão.

Não-linearidade também é mostrado como BFSL (Best Fit Straight Line) como valor de referência nas especificações técnicas. Não-linearidade geralmente tem a maior influência sobre a taxa de erro global. Tipicamente, a não linearidade de acordo com BFSL corresponde a metade da não linearidade de acordo com o método de escala completa (1% FS ~ 0,5% BFSL).

 

Histerese (DIN EN 61298)

Para um transmissor de pressão, a histerese especifica a diferença de sinal de saída entre uma pressão subindo e descendo, e é normalmente muito baixa e insignificante para transmissores de pressão Suco.

 

Não-repetibilidade (DIN EN 61298)

Não repetibilidade define a reprodutibilidade do sinal de saída. A pressão é atingida por três vezes, por exemplo, - a variação máxima entre estes três valores dá a não-repetibilidade.

 

Erros de temperatura

A temperatura (até mesmo as variações de meio ambiente) geralmente tem uma influência significativa sobre a precisão de um transmissor de pressão. Transmissor de pressão tem uma compensação de temperatura ao longo de um determinado intervalo de tempo, correspondente á aplicação especifica. Isto significa que erros dentro dessa faixa de temperatura são minimizados por meio de circuitos e algoritmos. O erro de temperatura é adicionado à precisão, e mostrado na faixa de erro total do transmissor de pressão, também chamado de "gráfico de borboleta”. Fora da faixa de temperatura compensada, o erro máximo não está definido, no entanto, o transmissor de pressão ainda funciona. Para evitar danos mecânicos e elétricos, transmissor de pressão não podem ser utilizados para faixas de temperatura superiores ao limite especificado na ficha de dados.

 

Vida útil e estabilidade a longo prazo

A vida útil do produto está diretamente atrelada ás condições nominais especificadas na tabela de dados técnicos, e pode variar consideravelmente quando um produto é operado mecanicamente ou eletricamente fora de suas especificações. A vida útil depende essencialmente do tipo de tecnologia da célula de medição utilizada.

O deterioramento é acelerado (ou minimizado) devido a diferentes fatores - tais como a temperatura, a mudança de ambiente e redução das forças mecânicas. A ocorrência de envelhecimento tem efeito na precisão total.

A Suco especifica a estabilidade em longo prazo de acordo com DIN 16086 (prazo de um ano).

Tipicamente, a influência do deterioramento sobre a precisão diminui com o aumento da duração de funcionamento. A tabela de dados corresponde ao pior cenário possível.

 

 

Resolução 

O A/D (analógico-digital|) de um transdutor de pressão define a menor mudança do analógico / digital - conversão analógica que ocorre através do processamento de sinal do transmissor de pressão. Se, por exemplo, uma resolução de 13 - bits é usado para um transdutor de pressão com uma faixa de ajuste de 100 bar, a menor mudança de sinal é lido com uma resolução de 8192 pontos. Para as condições do gráfico em uma resolução de 12 bits possue 4096 pontos. Portanto, a resolução é a pressão de 100 bar / 4096 = 0,024 bar.

 

Taxa de amostragem

A taxa de amostragem (ou frequência de amostragem) define o número de amostras por unidade de tempo (tipicamente em segundos ou milisegundos), tomada a partir de um sinal analógico e convertido para um sinal digital. A taxa de amostragem é um indicador de quão rápido o sinal de saida de um transmissor de pressão corresponde à variação de pressão na entrada.

 

Tempo de resposta

A menor resposta é de 2 a 4 milissegundos (dependendo do modelo). A soma das conversões A/D e D/A, e filtros digitais e analógicos emitem sinal a partir da ponte de medição para a saída, compondo o tempo de resposta. A filtragem é utilizado para suprimir picos indesejáveis de pressão e sinais de interferência elétrica, garantindo boas características EMC.

 

Certificado CE

Transmissores de pressão SUCO esta sob a diretiva 2014/30/EU/EMC. Certificados CE de conformidade têm sido emitidos para os transmissores de pressão e podem ser disponibilizados mediante solicitação ou pode ser baixado em nosso site. Os dispositivos relevantes são indicadas pela marcação CE em nosso catálogo. A diretiva de máquinas 2006 /42CE não é aplicável, pois nossos produtos são classificados como componentes.

Nossos produtos direcionados para fluidos do grupo 2 estão baseados em boas práticas de engenharia conforme a diretiva 2014/68/UE, o que significa que nenhum certificado de conformidade pode ser emitido e nenhuma marcação CE indevida deve ser feita.

 

Compatibilidade electromagnética (EMC)

Os transmissores de pressão SUCO cumprem com todas as normas importantes da EMC. A base para as normas são os limites mais estritos para as emissões transientes em ambientes residenciais (EN 61000-6-3) e imunidade para ambientes industriais (CE 61000-6-2).

 

 

Isolamento

De acordo com as mais recentes especificações para imunidade a surtos e proteção contra raios, deve ser levado em consideração o seguinte ao testar a força de isolamento: Com dispositivos de teste de isolamento de resistência interna superior a 42 Ohms, a força de isolamento dos transmissores de pressão pode ser testada em até 500 VDC (Volts corrente contínua). Todos os contatos devem ser testados em curto-circuito em relação à carcaça. Para um determinado valor limite de tensão de teste, o circuito de proteção contra surtos é ativado sem quaisquer defeitos resultantes internos. No processo, a corrente pode subir até um ponto em que uma falha de força de isolamento é indicada.

A recomendação, portanto, é realizar o teste de isolamento do transmissor de pressão de forma independente do sistema global.

 

Compatibilidade Média

As especificações de compatibilidade média neste catálogo são exclusivas para os produtos da SUCO, bem como a tecnologia utilizada em células de medição e, sendo assim, não podem ser generalizadas.

 

Titânio

Seus altos níveis de resistência mecânica e a vasta compatibilidade - em particular, para meios corrosivos - fazem do titânio o material ideal para as células e membranas de medição. Este tipo de material não é recomendado para aplicações com oxigênio ou hidrogênio.

 

Aço inoxidável AISI 303

Aço inoxidável com ampla gama de aplicação. Também adequado para uso em sistemas

que tenham presença de oxigênio e hidrogênio.

 

Aço inoxidável AISI 316L

Aço inoxidável com amplo gama de aplicação. Também apropriado para a indústria química e aplicações em sistemas com água.

 

Oxigênio e Hidrogênio

Requisitos de segurança específicos e orientações de aplicação devem ter maior atenção caso o meio a ser monitorado tenha presença de oxigênio ou hidrogênio, tais como os regulamentos da DGUV indicam para que haja uma prevenção de possíveis acidentes.

 

Amortecimento de picos de pressão

Se necessário, os nossos transmissor de pressão também podem ser equipados com um amortecedor de pressão, para a proteção da célula de medição às cargas de pressão transientes, tais como picos de pressão devido à comutação de válvulas, efeitos de cavitação, etc., que podem encurtar a expectativa de vida útil do transmissor.

 

Para aplicações com líquidos, o furo de um amortecedor de pressão não pode ser de qualquer tamanho. Á baixas temperaturas a viscosidade aumenta. Em um caso de quedas de pressão o fluido pode permanecer na cavidade atrás do amortecedor, o que pode afetar a funcionalidade do transmissor de pressão. Assim, um diâmetro de 0,8 mm foi estabelecido para o furo.