O que é um sinal “isolado” de 4-20 mA versus não isolado?

Podem ocorrer problemas quando fios de sinal de 4-20 mA não isolados têm caminhos de aterramento em ambas as extremidades do loop.

Quando as tensões (V) nos dois pontos de aterramento são diferentes, um caminho circulante e fechado de corrente (I) é formado pelos fios de cobre usados ​​para o sinal de 4-20mA e o aterramento (Figura 1). Quando isso acontece, uma corrente de loop de terra é introduzida no loop, causando erro de medição.

Um loop de terra se forma quando três condições estão presentes:

1) Existem dois aterramentos, 2) Os aterramentos estão em potenciais diferentes e 3) Existe um caminho galvânico entre os aterramentos.

A eliminação de qualquer uma dessas três condições removerá o loop de aterramento. No entanto, como o número de bases nem sempre pode ser controlado e porque muitas vezes é impossível simplesmente “levantar” uma base, a primeira e a segunda condições não são candidatas plausíveis para eliminação.

Um isolador de sinal pode ser usado para “quebrar” o caminho galvânico entre os dois aterramentos (Figura 2). Quando o caminho condutivo entre as tensões diferenciais é interrompido, o loop de terra foi eliminado.

Quebrando o caminho galvânico

Um caminho galvânico é uma conexão elétrica direta entre dois ou mais circuitos elétricos que permitem o fluxo de corrente. O trabalho de um isolador é interromper o caminho galvânico entre os circuitos que estão ligados ou “aterrados” a diferentes potenciais. A quebra desse caminho galvânico pode ser realizada por vários meios, incluindo métodos eletromagnéticos, ópticos, capacitivos, indutivos e até acústicos.

Blue-White produtos normalmente usam os métodos eletromagnéticos e ópticos.

Isolamento Ótico—O isolamento óptico usa a luz para transferir um sinal entre os elementos de um circuito.

Um circuito de isolamento óptico é composto de duas partes básicas: uma fonte de luz (geralmente um diodo emissor de luz LED, atuando como transmissor) e um detector fotossensível (geralmente um fototransistor, atuando como receptor). O sinal de saída do opto-acoplador é proporcional à intensidade da luz da fonte. O espaço de ar isolante entre o LED e o fototransistor serve como separação galvânica entre os circuitos.

O isolamento óptico tem melhor rejeição de ruído de modo comum, geralmente é visto em circuitos digitais, não é sensível à frequência, é menor e às vezes pode fornecer níveis mais altos de isolamento do que o isolamento do transformador.

Isolamento eletromagnético— O isolamento eletromagnético, geralmente chamado de isolamento do transformador, usa um transformador para acoplar eletromagneticamente o sinal desejado através de um entreferro ou entreferro não condutivo. A intensidade do campo eletromagnético é proporcional ao sinal de entrada aplicado ao transformador. Os transformadores são muito eficientes e rápidos na transferência de sinais CA (corrente alternada).