ACONDICIONADORES TEORIA

TRANSDUCTORES,

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES

y REGISTRO

DIVISIÓN APLICACIONES

- Introducción. Definiciones. Generalidades.

- Clasificación por tipo de aislación.

- Clasificación por aplicación.

- Aisladores y conversores.

- Fuentes para lazo.

- Transmisores con entrada directa de sensor: temperatura (RTD, TC), potenciómetro, strain gauge, señales AC, etc.

- Transmisores con entrada en frecuencia

- Transmisores de señales neumáticas.

- Transductores de variables eléctricas.

- Módulos de función: matemáticos, linealizadores, extracción de raíz cuadrada, buffers, relacionadores, etc.

- Módulos especiales.

DIVISIÓN APLICACIONES

APLICACIONES – ACONDICIONADORES DE SEÑAL

INTRODUCCIÓN

CAMPO TRANSMISOR / AISLADOR

CONTROL

OBJETIVOS

- Desacoplar circuitos de medición como protección y para mejorar la medición.

- Convertir mediciones de sensores en señales estándar de proceso.

- Adaptar señales estándar de proceso.

- Aplicar funciones especiales a señales estándar de proceso.


CLASIFICACIÓN POR TIPO DE CONEXIÓN

4 hilos

- Son 2 hilos para la alimentación y otros 2 hilos para la salida.

- La fuente auxiliar alimenta el módulo y a la salida (a través o no de la aislación).

- La entrada es pasiva y la salida activa.



2 hilos (Output Loop Powered)

- Son 2 hilos para la salida y la alimentación se toma del lazo de corriente de salida.

- La entrada y la salida son pasivas.



2 hilos (Input Loop Powered)

- La alimentación del módulo está dada por el lazo de entrada (I).

- La entrada es pasiva y la salida es activa.

- La salida se vé afectada por la impedancia de la carga (ej. 0.003 %/ohm entre 150 y 350 ohms, calibrado en 250 ohms).



Current Loop Supply

- Son de 4 hilos, poseen alimentación auxiliar.

- Provee la fuente de alimentación para el sensor de 2 hilos.

- La entrada y la salida son activas.


RUIDO EN MODO COMÚN

- Generado por interferencia electromagnética (ej. motores, variadores, etc.)

- Causa alteraciones en las mediciones y posibles daños en el sistema de control.


LAZOS DE TIERRA (GROUND LOOPS)

- Se producen cuando existen puestas a tierra con diferentes potenciales en equipos sobre un mismo lazo.

- En ese caso se generan corrientes entre tierras sobre la señal transmitida.

- Mediante un aislador se obtiene una separación galvánica entre tierras.


EVENTOS EN INSTRUMENTOS DE CAMPO

- Debido a las condiciones adversas en campo pueden generarse problemas eléctricos (cortocircuitos, sobretensiones, inversión de polaridad).

- En estos casos la aislación galvánica protege a los sistemas de control (PLCs, controladores, DCS, etc.)


AISLACIÓN GALVÁNICA

- Es una aislación eléctrica entre la entrada, la salida y la tensión de alimentación.

- Puede ser óptica a través de optoacopladores o puede lograrse a través de transformadores.

- Cumple la función de salvaguradar la integridad de los equipos que intervienen en el control y evitar la alteración de la medición por lazos de tierra o por ruido en modo común.


CLASIFICACIÓN POR TIPO DE AISLACIÓN

Triple aislación (3 vías)

- Aislación galvánica entre entrada, salida y fuente de alimentación.

- Protección completa entre todos los elementos intervinientes.

- Normalmente poseen entrada pasiva y salida activa.



Doble aislación (2 vías)

- Aislación galvánica entre entrada y salida.

- La fuente de alimentación está aislada de la entrada pero no de la salida.

- Normalmente poseen entrada pasiva y salida activa o son totalmente pasivos



Sin aislación (conversor)

- No existe aislación galvánica entre entrada, salida y fuente.

- Se utilizan para convertir una señal de medición a una señal estándar de proceso.

- No otorga ningún tipo de protección.


GENERALIDADES

- Tiempo de respuesta. Filtrado.

- Presición.

- Ajuste de cero y span.

- Coeficiente térmico.

- Tensión de aislación (constante y de pico).


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – AISLADORES Y CONVERSORES

Weidmüller:

- Wave Analog.

- Micro Analog.

- Wave Analog Pro.

M-System:

- Línea 5: M5, B5 y W5.

- Línea 3: M3LU, B3.

- Línea M2.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – FUENTES PARA LAZO

APLICACIÓN.

- Entregar alimentación de DC al lazo de corriente de un sensor de 2 hilos con aislación galvánica y salida activa.

GENERALIDADES.

- Pueden ser aislados o no.

- Pueden alimentar lazos de corriente de 4-20 mA y de 10-50 mA.


PROTOCOLO HART:• Método de comunicación digital.• La señal se genera sobre un lazo 4-20mA.• Es bidireccional.• Las aplicaciones incluyen la consulta de variables de proceso, parametrización

y diagnósticos.

PROTOCOLO HART:• Método de comunicación digital.• La señal se genera sobre un lazo 4-20mA.• Es bidireccional.• Las aplicaciones incluyen la consulta de variables de proceso, parametrización

y diagnósticos.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – FUENTES PARA LAZO

M-System:

- Línea 5 (CLS): M5DY, W5DY.

- Línea M2 (CLS): M2D2 (no aislada), M2DY (aislada), M2DL (extracción de raíz cuadrada), M2DU (10-50 mA), M2DYH (protocolo Hart).


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA SENSOR DE TEMPERATURA

TERMOCUPLAS:• Juntura.• CJC (cold junction

compensation).• Cables de extensión y

compensados.• Linealización.

TERMOCUPLAS:• Juntura.• CJC (cold junction

compensation).• Cables de extensión y

compensados.• Linealización.



TERMOCUPLAS - TIPOSTERMOCUPLAS - TIPOS

TYPE WIRE MATERIALS ACCURACY

CLASSDIAMETER

(mm)RECOMMENDED

TEMP.RANGE °C (°F)UPPER TEMP.

LIMIT °C (°F)POSITIVE WIRE NEGATIVE WIRE

BPlatinum-rhodium(rhodium30%)

Platinum-rhodium(rhodium30%)

0.5 0.50 1500 (2732) 1700 (3092)

RPlatinum-rhodium(rhodium30%)

Platinum 0.250.50 1400 (2552) 1600 (2912)

SPlatinum-rhodium(rhodium13%)

Platinum 0.250.50 1400 (2552) 1600 (2912)

K

Alloy of mostly nickel and chromium

Alloy of mostly nickel 0.4

0.751.5

0.65 1.00 1.60 2.30 3.20

650 (1202)750 (1382)850 (1562)900 (1652)1000 (1832)

850 (1562)950 (1742)1050 (1922)1100 (2012)1200 (2192)

E

Alloy of mostly nickel and chromium

Alloy of mostly copper and nickel

0.4 0.75 1.5

0.65 1.00 1.60 2.30 3.20

450 (842)500 (932)550 (1022)600 (1112)700 (1292)

500 (932)550 (1022)650 (1202)750 (1382)800 (1472)

J

Iron Alloy of mostlycopper and nickel

0.4 0.75 1.5

0.65 1.00 1.60 2.30 3.20

400 (752)450 (842)500 (932)550 (1022)600 (1112)

500 (932)550 (1022)650 (1202)750 (1382)750 (1382)

T

Copper Alloy of mostly copper and nickel

0.4 0.75 1.5

0.32 0.65 1.00 1.60

200 (392)200 (392)250 (482)300 (572)

250 (482)250 (482)300 (572)350 (662)



TERMORESISTENCIAS (RTD):• Medición de tensión a través de una fuente de corriente constante.• RTDs de 2, 3 y 4 hilos. • Mayor precisión y linealidad.• Efecto adverso de la longitud exesiva de cables.

TERMORESISTENCIAS (RTD):• Medición de tensión a través de una fuente de corriente constante.• RTDs de 2, 3 y 4 hilos. • Mayor precisión y linealidad.• Efecto adverso de la longitud exesiva de cables.



TERMORESISTENCIAS (RTD) – TIPOS.• Pt 50, Pt 100, Pt 1000, JPt 100.• Ni 100, Ni 508.4, Ni 1000.• Cu 10, Cu 25, Cu 50, Cu 100.

TERMORESISTENCIAS (RTD) – TIPOS.• Pt 50, Pt 100, Pt 1000, JPt 100.• Ni 100, Ni 508.4, Ni 1000.• Cu 10, Cu 25, Cu 50, Cu 100.



FUNCIÓN BURNOUT.• Protección contra la rotura del sensor.• Downscale: la salida se vá al mínimo.• Upscale: la salida se vá al máximo.

FUNCIÓN BURNOUT.• Protección contra la rotura del sensor.• Downscale: la salida se vá al mínimo.• Upscale: la salida se vá al máximo.



LAZO TÍPICO DE CONTROL DE TEMPERATURALAZO TÍPICO DE CONTROL DE TEMPERATURA



Weidmüller:

- Wave Analog.

- Micro Analog.

- Wave Analog Pro.

M-System:

- Línea 5: M5, B5 y W5.


- Línea M2.

- Línea 26.

- Línea M (modelos especiales).


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA POTENCIÓMETRO

POTENCIÓMETROS:• Asociados normalmente a desplazamiento lineal o circular.• Los conversores trabajan con una fuente DC fija y generan un divisor

resistivo.• Rangos usuales: 0..10 kohms a 0..100 kohms.

POTENCIÓMETROS:• Asociados normalmente a desplazamiento lineal o circular.• Los conversores trabajan con una fuente DC fija y generan un divisor

resistivo.• Rangos usuales: 0..10 kohms a 0..100 kohms.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA POTENCIÓMETRO

Weidmüller:

- Wave Analog Pro.

M-System:

- Línea 5: M5, B5 y W5.


- Línea M2.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA STRAIN GAUGE

STRAIN GAUGE:- Son resistencias variables asociadas a un puente de Wheaston.

- Las resistencias varían según la deformación del elemento a que son sometidas.

- Se utilizan en la medición de peso (celdas de carga) y presión (sensores de diafragma).

STRAIN GAUGE:- Son resistencias variables asociadas a un puente de Wheaston.

- Las resistencias varían según la deformación del elemento a que son sometidas.

- Se utilizan en la medición de peso (celdas de carga) y presión (sensores de diafragma).



TIPOS DE TRANSMISORES:• Exclusivos para strain gauge. Poseen fuente de exitación para el

puente.• Transmisores con entrada en mV usando fuente de excitación externa.

TIPOS DE TRANSMISORES:• Exclusivos para strain gauge. Poseen fuente de exitación para el

puente.• Transmisores con entrada en mV usando fuente de excitación externa.



Weidmüller:

- Wave Analog Pro.

M-System:

- Línea 3: M3LLC.

- Línea M2: MXLCF, M2LCS.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA SEÑALES AC

APLICACIONES:- Señales de medición generadas por sistemas de medición de velocidad

o por instrumentación específica.

APLICACIONES:- Señales de medición generadas por sistemas de medición de velocidad

o por instrumentación específica.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA SEÑALES AC

M-System – M2AC.

- Entrada fija desde 0-10 mA a 0-500 mA y 0-100 mV a 0-250 V (todo en AC).

- Triple aislación hasta 2 kV.

M-System – M2TG.

- Entrada fija hasta 0-250 Vac.

- Frecuencia desde 12 Hz a 1 Khz.

- Triple aislación hasta 2 kV.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – ENTRADA EN FRECUENCIA

APLICACIONES:- Conversión de señales en frecuencia a señales analógicas en caudalímetros,

sensores de velocidad, encoders, variadores.

- Conversión de señales analógicas en frecuencia para totalizar una variable por medio del conteo de pulsos.

- Escalado de una señal en frecuencia a otra de distinto valor.

APLICACIONES:- Conversión de señales en frecuencia a señales analógicas en caudalímetros,

sensores de velocidad, encoders, variadores.

- Conversión de señales analógicas en frecuencia para totalizar una variable por medio del conteo de pulsos.

- Escalado de una señal en frecuencia a otra de distinto valor.



TIPOS DE ENTRADA (PULSOS):- Colector abierto.

- Pulso de tensión.

- Contacto seco.

- RS422 line driver.

- Pulso de corriente en 2 hilos.

- Namur.

TIPOS DE ENTRADA (PULSOS):- Colector abierto.

- Pulso de tensión.

- Contacto seco.

- RS422 line driver.

- Pulso de corriente en 2 hilos.

- Namur.

TIPOS DE SALIDA (PULSOS):- Colector abierto.

- Pulso de tensión 5 V.

- Relé.

TIPOS DE SALIDA (PULSOS):- Colector abierto.

- Pulso de tensión 5 V.

- Relé.



Weidmüller:

- Wave Analog Pro: Pro Freq.

M-System:

- Línea 3: M3LPA, B3FP.

- Línea M2: M2SP, W2SP, M2AP, W2AP, M2PP.

- Línea M: MPAU, APU, YPD, WYPD, JPRD.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – SEÑALES NEUMÁTICAS

APLICACIONES:- Conversión de señales eléctricas de proceso en neumáticas de proceso para la

actuación de válvulas con ese tipo de accionamiento (I/P).

- Conversión de señales neumáticas en eléctricas para integrarlas a sistemas de control modernos (P/I).

APLICACIONES:- Conversión de señales eléctricas de proceso en neumáticas de proceso para la

actuación de válvulas con ese tipo de accionamiento (I/P).

- Conversión de señales neumáticas en eléctricas para integrarlas a sistemas de control modernos (P/I).

SEÑALES UTILIZADAS:- 19,6 a 98,1 kPa (0,2 a 1 kgf/cm2).

- 20 a 100 kPa.

- 20,7 a 103,4 kPa (3 a 15 psi).

- 0,2 a 1,0 bar.

SEÑALES UTILIZADAS:- 19,6 a 98,1 kPa (0,2 a 1 kgf/cm2).

- 20 a 100 kPa.

- 20,7 a 103,4 kPa (3 a 15 psi).

- 0,2 a 1,0 bar.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – SEÑALES NEUMÁTICAS

M-System – HVPN.

- I/P, alimentado por lazo de entrada.

M-System – M2PV / W2PV.

- P/I.

- Entrada y salida fijas.

- W2PV con doble salida.

- Aislación hasta 2 kV entre salida y fuente.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN –VARIABLES ELÉCTRICAS

VARIABLES MEDIDAS:- Corriente.

- Tensión.

- Potencia activa.

- Potencia reactiva.

- Factor de potencia.

- Ángulo de fase.

- Frecuencia de línea.

VARIABLES MEDIDAS:- Corriente.

- Tensión.

- Potencia activa.

- Potencia reactiva.

- Factor de potencia.

- Ángulo de fase.

- Frecuencia de línea.

Convierten señales AC en señales estándar DC de procesoConvierten señales AC en señales estándar DC de proceso

SISTEMAS:- Monofásicos.

- 3 fases, 3 hilos.

- 3 fases, 4 hilos.

SISTEMAS:- Monofásicos.

- 3 fases, 3 hilos.

- 3 fases, 4 hilos.



INSTALACIÓN – Transductor de tensión ACINSTALACIÓN – Transductor de tensión AC

ej. 110V ACej. 6600V AC

Salida DC estándar (4-20mA)

PT trafo.



INSTALACIÓN – Transductor de corriente ACINSTALACIÓN – Transductor de corriente AC

ej. 5A ACej. 200A AC

CT Trans.



CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – VARIABLES ELÉCTRICAS

INSTALACIÓN – Transductor de potencia activa, potencia reactiva, factor de potencia, ángulo de fase y frecuencia de línea.

INSTALACIÓN – Transductor de potencia activa, potencia reactiva, factor de potencia, ángulo de fase y frecuencia de línea.

Salida de pulsos (ej. 0-2.777Hz)

ej. 5A ACej. 200A AC

ej. 110V ACej. 6600V AC

PT Trans.

CT Trans.




TRUE RMS- Con la medición True RMS pueden medirse ondas no necesariamente

sinusoidales.- Con las mediciones RMS y Average solo pueden medirse ondas sinusoidales

puras con presición.

TRUE RMS- Con la medición True RMS pueden medirse ondas no necesariamente

sinusoidales.- Con las mediciones RMS y Average solo pueden medirse ondas sinusoidales

puras con presición.



Weidmüller:

- Wave Control.

M-System:

- Líneas L y LT.

- Línea CTS.

- Línea LSMT2.

- Línea 51U.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – MODULOS DE FUNCIÓN

MÓDULOS MATEMÁTICOS:- Sumadores.

- Restadores.

- Multiplicadores.

- Divisores.

- Funciones entre 2 entradas.


- Relacionadores

MÓDULOS MATEMÁTICOS:- Sumadores.

- Restadores.

- Multiplicadores.

- Divisores.



- Relacionadores

MÓDULOS DE PROCESO:- Extractores de raíz cuadrada.

- Linealizadores.

- Limitadores.

MÓDULOS DE PROCESO:- Extractores de raíz cuadrada.

- Linealizadores.

- Limitadores.

MÓDULOS VARIOS:- Inversores.

- Selectores High / Low.

- Track / Hold.

- Ramp Buffers.

- Peak / Hold.

MÓDULOS VARIOS:- Inversores.

- Selectores High / Low.

- Track / Hold.

- Ramp Buffers.

- Peak / Hold.



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Sumadores M2ADS MÓDULOS MATEMÁTICOS – Sumadores M2ADS

Suma de dos caudales representados en 4-20 mA Suma de dos caudales representados en 4-20 mA



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Restadores M2SBS MÓDULOS MATEMÁTICOS – Restadores M2SBS

Diferencia de temperaturas en 4-20 mA. Diferencia de temperaturas en 4-20 mA.



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Multiplicadores M2MLS MÓDULOS MATEMÁTICOS – Multiplicadores M2MLS

Cálculo de potencia en DC. Cálculo de potencia en DC.



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Divisores M2DIS MÓDULOS MATEMÁTICOS – Divisores M2DIS

Cálculo de relación de aire y combustible. Cálculo de relación de aire y combustible.



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Funciones entre 2 entradas JF MÓDULOS MATEMÁTICOS – Funciones entre 2 entradas JF



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Funciones entre 3 entradas JFK MÓDULOS MATEMÁTICOS – Funciones entre 3 entradas JFK



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Relacionadores M2REB y M2RTS MÓDULOS MATEMÁTICOS – Relacionadores M2REB y M2RTS

Control de relación de aire y combustible. Control de relación de aire y combustible.



MÓDULOS MATEMÁTICOS – Relacionadores M2REB y M2RTS MÓDULOS MATEMÁTICOS – Relacionadores M2REB y M2RTS

- M2REB: ratio/bias, output bias.

Y = k X + B.

- M2RTS: ratio/bias, input bias.

Y = k (X + B).



MÓDULOS DE PROCESO – Extractores de raíz cuadrada M2FLS MÓDULOS DE PROCESO – Extractores de raíz cuadrada M2FLS

Conversión de presión diferencial en caudal. Conversión de presión diferencial en caudal.



MÓDULOS DE PROCESO – Linealizadores M2XF y M3LU MÓDULOS DE PROCESO – Linealizadores M2XF y M3LU

Cálculo de volúmen en tanques irregulares. Cálculo de volúmen en tanques irregulares.



MÓDULOS DE PROCESO – Limitadores M2LMSMÓDULOS DE PROCESO – Limitadores M2LMS

- High: Limitación de picos por seguridad (ej. sobrecorriente de arranque de un motor).

- Low: Asegurar el mínimo combustible en un quemador.

- High: Limitación de picos por seguridad (ej. sobrecorriente de arranque de un motor).

- Low: Asegurar el mínimo combustible en un quemador.



MÓDULOS VARIOS – Inversores M2UDSMÓDULOS VARIOS – Inversores M2UDS

- Aplicación de medición de nivel desde arriba. La señal se invierte para que quede proporcional al volumen del producto y no al faltante.

- Aplicación de medición de nivel desde arriba. La señal se invierte para que quede proporcional al volumen del producto y no al faltante.



MÓDULOS VARIOS – Selectores High / Low M2SESMÓDULOS VARIOS – Selectores High / Low M2SES

Habilitan la señal más baja o más alta. Habilitan la señal más baja o más alta.



MÓDULOS VARIOS – Track / Hold M2AMSMÓDULOS VARIOS – Track / Hold M2AMS

Generación de un nivel de señal segura ante una condición de falla Generación de un nivel de señal segura ante una condición de falla



MÓDULOS VARIOS – Ramp Buffer M2CRSMÓDULOS VARIOS – Ramp Buffer M2CRS

Evitar posicionamientos bruscos de válvulas en un PID. Evitar posicionamientos bruscos de válvulas en un PID.



MÓDULOS VARIOS – Peak / Hold M2PHSMÓDULOS VARIOS – Peak / Hold M2PHS

Retención de máximos o mínimos hasta el reset. Retención de máximos o mínimos hasta el reset.


CLASIFICACIÓN POR APLICACIÓN – MÓDULOS ESPECIALES

- SVA: transmisor salida hasta 200 mA.

- CVR1: transmisor DC / potenciómetro.

- LCS2: transmisor para strain gauge de 6 hilos.

- LCF: transmisor para strain gauge de 6 hilos de alta velocidad (300 microseg).

- MLV: transmisor para sensores LVDT.

- JDL: current loop supply con linealizado.

- JPQD: acumulador de pulsos.

- JRPD: transmisor de velocidad entrada encoder.

- JRQD: transmisor de posición entrada encoder.

- JARP: transmisor DC / pulsos en dos fases (encoder).

- MTD: transmisor DC / pulsos modulados en ancho PWM.

- M2VV: divisor resistivo.

- SVA: transmisor salida hasta 200 mA.

- CVR1: transmisor DC / potenciómetro.

- LCS2: transmisor para strain gauge de 6 hilos.

- LCF: transmisor para strain gauge de 6 hilos de alta velocidad (300 microseg).

- MLV: transmisor para sensores LVDT.

- JDL: current loop supply con linealizado.

- JPQD: acumulador de pulsos.

- JRPD: transmisor de velocidad entrada encoder.

- JRQD: transmisor de posición entrada encoder.

- JARP: transmisor DC / pulsos en dos fases (encoder).

- MTD: transmisor DC / pulsos modulados en ancho PWM.

- M2VV: divisor resistivo.

MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN

ACONDICIONADORES TEORIA

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