Argomento: corrente di spunto

Protezione dell'ingresso di corrente

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Il fusibile (500mA, rapido) nel percorso di misura dell'ingresso di corrente è previsto come elemento di protezione contro la distruzione dell'ingresso di misura dovuta a un cablaggio errato. Può essere sostituito esclusivamente dal servizio optiMEAS (a pagamento)! Per evitare tempi di fermo e costi inutili, il cablaggio deve essere controllato accuratamente prima della messa in servizio!

Perché lo smartIO 8x24 dispone di una protezione da 500mA?

I morsetti di misura nelle applicazioni industriali per sensori 4-20mA hanno tipicamente uno shunt integrato da $100 \Omega$, ai cui capi la caduta di tensione viene rilevata come segnale di misura.

In caso di collegamento errato di $24 V$ all'ingresso di misura senza sensore, sullo shunt si avrebbe una potenza dissipata di circa $5.8 W$. Ciò può essere tollerabile per un certo periodo di tempo.

Questa resistenza limita inoltre la corrente di spunto del sensore o trasduttore di misura collegato a circa 240 mA, quando devono essere caricate capacità tampone interne.

Lo smartIO 8x24, tuttavia, misura in modo continuo correnti fino a 200 mA (più un margine di tolleranza del 50%). La resistenza di shunt deve quindi diventare nettamente più piccola, per ridurre al minimo sia la potenza dissipata sia la caduta di tensione. Questa ottimizzazione ha effetti sulla protezione in caso di guasto.

Se la tensione di alimentazione di $24 V$ viene applicata per errore direttamente all'ingresso (I_IN, COM), senza un'adeguata protezione attraverso lo shunt di misura $R_{shunt}$ scorre una corrente

$$I_{shunt}=\frac{U}{R}=\frac{24 V}{10 \Omega}=2.4 A.$$

Ciò significa una potenza dissipata di

$$P_{shunt}=U\cdot I=\frac{U^2}{R}=I^2\cdot R=57,6 W.$$

Questa porterebbe già dopo brevissimo tempo a danni considerevoli e irreparabili ai componenti SMD e alla scheda. Per mantenere almeno la riparabilità, nello spazio di installazione ridotto è quindi previsto un chip fuse che interrompe entro un millisecondo un flusso di corrente troppo elevato.

Inoltre, questo fusibile deve funzionare in modo sicuro nell'intervallo di temperatura esteso dello smartIO 8x24 e deve essere alloggiato, praticamente a potenziale flottante, sull'ingresso di misura accoppiato ad alta impedenza in uno spazio di installazione molto ridotto. Anche in considerazione del prezzo del modulo, molte soluzioni alternative vengono quindi escluse.

Come si riconosce un danno?

Nei dati di misura è subito evidente se un canale di misura configurato per la misura di corrente, in qualsiasi campo di misura, fornisce solo valori zero. Eventualmente è ancora osservabile un rumore minimo. Se è collegato un sensore o trasduttore di misura 4 - 20mA, questo valore si trova certamente al di fuori del campo di misura valido e può essere rilevato come errore.

suggerimento

Per riconoscere un guasto, con un multimetro è possibile misurare la resistenza tra i collegamenti I_IN e COM di un canale. Se è compresa nell'intervallo $10 \dots 15 \Omega$, l'ingresso è funzionante e l'errore va cercato piuttosto nel cablaggio o nell'alimentazione del sensore. Se è nettamente maggiore o infinita, lo smartIO 8x24 deve essere riparato dal servizio optiMEAS (a pagamento).

Corrente di spunto di un sensore o trasduttore di misura

Alcuni sensori o trasduttori di misura collegati con tecnica a due fili, che trasportano il segnale di misura e la tensione di alimentazione sulla stessa coppia di conduttori, hanno internamente capacità tampone così grandi che durante l'accensione può verificarsi un picco di corrente nettamente superiore a 500mA! Questo picco è molto breve e non può essere rilevato con un normale multimetro, ma è sufficiente a far intervenire il fusibile all'ingresso.

In questo oscillogramma si vede l'accensione di un trasduttore di misura con alimentazione a $24 V$ (giallo) e un picco di corrente fino a $2 A$ (ciano) su uno shunt da $10 \Omega$. L'energia immessa nel fusibile (viola + calcolo dell'area) è pari a $423\,\mu\mathrm{A}^2\mathrm{s}$, già vicina al limite di intervento.

suggerimento

In genere il picco di corrente può essere ridotto in modo netto, senza limitazioni di funzionalità, con un ulteriore resistore serie limitatore di corrente di circa 50 .. 100 Ohm nel cavo di misura.

Una resistenza serie da $50 \Omega$ riduce già il picco a 500mA e l'energia immessa a un valore tollerabile di $66\,\mu\mathrm{A}^2\mathrm{s}$.