Os sensores de pressão se tornaram indispensáveis em diversos setores para monitorar a pressão de líquidos e gases. É possível encontrá-los em dispositivos médicos, fábricas e estações de tratamento de água. Mas, ao analisar as especificações de um sensor de pressão, costuma-se encontrar o termo “saída de 4-20 mA”. Para quem está começando, esse termo pode parecer técnico, então você pode se perguntar: o que significa saída de 4-20 mA em sensores de pressão? Na verdade, trata-se de um sinal elétrico padrão utilizado por um sensor de pressão. Mas não é só isso. Neste guia, discutirei o que significa uma saída de 4-20 mA, como esses sensores funcionam e quais são seus benefícios. Então, vamos começar.
O que significa uma saída de 4-20 mA em sensores de pressão?
Uma saída de 4-20 mA é um sinal elétrico padrão que um sensor de pressão utiliza para transmitir as leituras de pressão a outros dispositivos. Nesse caso, 4 mA representa o valor mínimo de pressão. Ao mesmo tempo, 20 mA representa o valor máximo de pressão dentro da faixa de medição do sensor.
Lembre-se de que a pressão e a corrente estão intimamente relacionadas. À medida que a pressão muda, a corrente também aumenta ou diminui de acordo com essa variação. Portanto, essa faixa de saída de corrente de 4 a 20 mA permite que o sensor envie leituras precisas de pressão. Como? Suponha que haja um sensor de pressão que meça pressões de 0 a 100 PSI. Quando a pressão for de 0 PSI, o sensor enviará uma corrente de 4 mA.
Agora, quando a pressão atinge 100 PSI, o sensor envia 20 mA. Se a pressão estiver no meio do intervalo, por exemplo, 50 PSI, a corrente também ficará entre 4 mA e 20 mA. Aqui você pode ver que o valor de 4 mA se refere à pressão mais baixa dentro de um sensor, independentemente da faixa. No entanto, a faixa de 20 mA indica a pressão mais alta. Dessa forma, o sinal de corrente reflete diretamente a pressão que está sendo medida.
É justamente essa simplicidade que torna esse método de saída altamente confiável. Mesmo em sistemas industriais em que os sensores estão localizados longe dos sistemas de controle, eles continuam sendo confiáveis. Isso ocorre porque um sinal de 4-20 mA pode percorrer longas distâncias com perda mínima de precisão. Isso significa que um controlador receberá sinais precisos para reagir caso a pressão exceda o limite.
Como funcionam os sensores de pressão de 4–20 mA?
O funcionamento do sensor de pressão de 4–20 mA é muito simples. Primeiro, um sensor de pressão de 4–20 mA mede a pressão de um líquido ou gás. Dentro desses sensores de pressão, há um elemento sensor que reage sempre que a pressão muda. Ao detectar uma variação na pressão, o sensor converte o valor da pressão em um sinal de corrente elétrica.
Mas há um detalhe: esse sensor de pressão não envia uma leitura de pressão diretamente. Em vez disso, ele envia uma corrente que varia de 4 mA a 20 mA para outro dispositivo, como um controlador. Assim, o controlador obtém o valor de pressão mais preciso na forma de uma saída de corrente. Isso ocorre porque os sinais de corrente são muito menos suscetíveis a serem interrompidos por interferências elétricas durante a transmissão. Como a precisão é o mais importante, ela é mantida por meio desses sinais de corrente.
Mas esses operadores de leitura não conseguem compreender esses valores. É por isso que os controladores convertem essas leituras de corrente de volta em valores de pressão legíveis. Nesses sensores, as leituras de pressão são transmitidas em uma faixa de saída elétrica de 4 a 20 mA. Se o sensor não detectar nenhuma variação na pressão do líquido ou gás no sistema, ele enviará um sinal de 4 mA. No entanto, se detectar uma variação máxima de pressão dentro de sua faixa, o sinal será enviado como uma leitura de 20 mA.
Por que a faixa de 4–20 mA é ideal para ambientes industriais?
Os sensores de pressão de 4-20 mA tornaram-se uma opção popular em quase todos os setores. Várias razões justificam sua importância nesse contexto. Em primeiro lugar, esses sensores de pressão transmitem as informações de pressão com muita precisão. Na verdade, em grandes instalações industriais, os sensores de pressão costumam ser instalados longe do controlador. Portanto, há uma chance maior de que o sinal de pressão perca precisão antes de chegar ao controlador.
Mas os sensores de pressão de 4-20 mA são úteis para transmitir dados de pressão por longas distâncias sem perder precisão. Em segundo lugar, esses sensores de pressão resistem muito bem à interferência elétrica. Nos sistemas industriais, há grandes motores, geradores e outros dispositivos elétricos. Todos esses dispositivos geram ruído elétrico. Normalmente sensores de pressão industrial são frequentemente afetados por essa interferência elétrica.
Mas um sensor de pressão de 4–20 mA é muito menos sensível ao ruído elétrico, de modo que os dados de pressão são transmitidos com maior confiabilidade. Por fim, o sistema de 4–20 mA também facilita a detecção rápida de problemas na fiação ou nos sensores. Nesses sensores, o sinal normalmente começa em 4 mA quando o sistema está funcionando corretamente. Se a corrente cair repentinamente para 0 mA, isso é um sinal de fio rompido, perda de energia ou falha no sensor. Assim, os operadores detectam rapidamente o problema e o resolvem para evitar paradas na produção.
Tipos de sensores de pressão de 4–20 mA
Agora você já conhece os conceitos básicos e o funcionamento dos sensores de pressão de 4-20 mA. Certo? Agora você deve saber que esses sensores de pressão nem sempre são iguais. Na verdade, eles vêm em vários tamanhos e especificações para atender a diferentes necessidades industriais. Então, vamos nos aprofundar no assunto e discutir alguns dos tipos mais comuns de sensores de pressão de 4-20 mA.
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- Sensores de pressão manométrica
- Sensores de pressão absoluta
- Sensores de pressão diferencial
- Sensores de pressão manométrica vedados
- Sensores de pressão a vácuo
- Sensores de pressão compostos
Perguntas frequentes
Por que o sinal começa em 4 mA e não em 0 mA?
O sinal de 4–20 mA começa em 4 mA, em vez de 0 mA, para melhorar a confiabilidade e a segurança do sistema. O ponto de 4 mA é chamado de “zero ativo”. Isso significa que o sistema está funcionando normalmente mesmo no nível de medição mais baixo. Portanto, se o sinal indicar 4 mA, isso significa que tudo está normal e que o sensor está ativo.
O sinal de 4–20 mA é melhor do que os sinais de tensão?
Na maioria dos casos industriais, sim, o sinal de 4–20 mA é melhor do que os sinais de tensão. O principal motivo é que um sinal de corrente, como o de 4–20 mA, permanece estável mesmo em longas distâncias. Além disso, essa saída de sinal é resistente a ruídos, garantindo que o valor da pressão permaneça estável.
O que acontece se o sinal cair para menos de 4 mA?
Em um sensor de pressão em condições normais de funcionamento, o sinal deve permanecer sempre entre 4 mA e 20 mA. Se a corrente cair abaixo de 4 mA ou chegar a 0 mA, isso geralmente indica um problema no sistema.
Conclusão
Os sensores de pressão são os dispositivos mais confiáveis em muitos setores para medir e controlar a pressão de líquidos e gases. No entanto, eles apresentam diferentes tipos de saída. Entre eles, os sensores de pressão de 4-20 mA são reconhecidos por sua precisão. Esses sensores de pressão enviam o sinal na forma elétrica dentro de uma faixa de 4 a 20 mA. A leitura de 4 mA corresponde à pressão mais baixa, e a de 20 mA, à pressão mais alta entre os sensores. Esses tipos de sinal não são afetados por interferências elétricas e apresentam leituras exatas.