En la industria nos encontramos con sensores y dispositivos, vinculados a aplicaciones de control de procesos, que comparten un mismo estándar desde hace muchos años: nos suministran sus mediciones mediante un lazo de corriente de 4 a 20 mA.
¿Cuál es el origen de este rango tan popular?
Debemos remontarnos al siglo XX, y siendo más específicos, a la década de los años cincuenta, cuando la neumática predominaba en la industria y su control se referenciaba con rangos de 3 a 15 PSI. Cualquier valor fuera de ese margen era considerado señal de alarma.
Por lo tanto, es importante destacar, que estamos mencionando a uno de los acontecimientos más importantes en relación a la revolución industrial 2.0, la integración del control electrónico a la neumática.
En ese contexto, la fácil instalación y mantenimiento del cableado eléctrico sedujo a los industriales, quienes sufrían los problemas de pérdidas de presión en las líneas neumáticas y el gasto energético que representaba el continuo funcionamiento de aquellos ineficientes compresores.
La solución electrónica, con lazos de corriente 4 a 20 mA, ganó terreno rápidamente gracias a su mayor precisión, bajo consumo y potencial algorítmico para controles complejos (PID). Y no solo esto, soportó dos revoluciones más de la tecnología industrial, convirtiéndose en un estándar que pareciera no tener fecha de caducidad.
Ventajas:
- Estándar industrial hace más de 50 años, gran variedad de equipos en el mercado
- El rango 4 – 20 mA tiene un ratio 1:5 equivalente al rango 3-15 PSI, utilizado en neumática
- Considerando la 1° ley de Kirchhoff, la corriente medida en cualquier punto del lazo siempre es la misma. Por lo tanto un lazo 4-20 mA tendrá mayor precisión que cualquier señal de tensión
- Es más estable en largas distancias y más inmune a los ruidos eléctricos, interferencias electromagnéticas o de radio frecuencia
- Considerando al valor 4 mA como 0% de la señal, es muy fácil detectar fallas en el cableado o circuito abierto
- Los sensores pasivos de 2 hilos se alimentan a través de la energía otorgada por el equipo receptor, mejorando el costo de instalación
- Puede transmitir los datos digitales HART a través de los mismos cables sin interferencias entre ambas señales
- Puede utilizarse para señales de seguridad intrínseca en áreas clasificadas
- Fácil medición de fallas con un multímetro (valores menores a 3.8 mA o mayores a 20,5 mA)
- El valor de intensidad 20 mA está por debajo del umbral de 30 mA de riesgo eléctrico para la salud
Composición general de un lazo 4-20 mA:
Sensor: Mide una variable del proceso entregando una señal proporcional en el rango 4-20 mA.
Puede ser activo o pasivo:
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- El sensor activo tiene su propia entrada de alimentación externa (circuito independiente) + 2 hilos de salida 4-20 mA que se conectan directamente al equipo receptor
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- Los sensores pasivos de 2 hilos (mayoritarios), no necesitan fuente de alimentación externa, ya que se alimentan a través de la energía otorgada por el equipo receptor
Lazo de corriente: Circuito de corriente continua que envía señales de un sensor a un dispositivo receptor a través de dos hilos conductores.
Equipo receptor: Recibe la información para analizar, almacenar o procesar variables, puede ser un PLC, controlador PID, Scada, Acondicionadores de señal, etc.
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Acondicionadores de señal
La nueva gama de productos ACT20M de WEIDMÜLLER combina tecnologías innovadoras y una alta funcionalidad dentro de una carcasa para componentes electrónicos de solo 6 mm de anchura. El elevado nivel de separación galvánica y una precisión de hasta 0,05 % garantizan una gran seguridad de proceso.
La misma incluye Duplicadores de señal, Convertidores y Separadores de señal, Convertidores de medida de temperatura universales y Separadores pasivos (de 1 o 2 canales).
Duplicador de Señal Weidmüller 1176020000
- Acondicionador universal de señales normalizadas de 1 entrada y 2 salidas
- Posee 6,1 mm de ancho, con fuente de alimentación externa, para la transmisión, separación y amplificación de señales de corriente de 0/4 a 20 mA y señales de tensión de 0/2 – 10 V // 0/1 – 5 V analógicas DC.
- Las señales de entrada y de salida se pueden configurar mediante dipswitchs.
Configuración de un sensor activo como entrada de señal en acondicionador duplicador Weidmuller 1176020000 (sensor salida de señal 2 hilos 4 – 20 mA / alimentación del sensor independiente)
Configuración de un sensor pasivo como entrada de señal en acondicionador duplicador Weidmuller 1176020000 (sensor con salida de señal 2 hilos 4 – 20 mA alimentado por el acondicionador mediante el mismo lazo en la entrada)
