Manual de Operação e
Instalação
Echosound
ES - 80
TRANSMISSOR DE NÍVEL
Cod: 073AA-002-122M - Rev.E
Novembro / 2008
Incontrol S/A.
Rua João Serrano, 250 – Bairro do Limão – São Paulo – SP – CEP 02551-060 Fone: (11) 3488-8999 – FAX: (11) 3488-8980
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ... 2
2. ESPECIFICAÇÕES... 3
3. TABELA DE CODIFICAÇÃO DO MODELO ... 3
4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ... 4
4.1 INDICAÇÃODENÍVELDETANQUE ... 5
5. INSTALAÇÃO ... 6
6. CONEXÕES ELÉTRICAS... 7
7. PROGRAMAÇÃO DO ES-80... 8
7.1 PARAMETRIZAÇÃO ... 9
7.2 DEFINIÇÕESDOSPARÂMETROSDOES-80 ... 10
1. INTRODUÇÃO
O ES-80 foi projetado especificamente para aplicações em medições de nível contínuo, com indicação em metro (distância). Ele possui conexão ao processo de 2½” NPT-M. A construção do invólucro de alumínio provê uma construção mecanicamente robusta e resistente ao tempo e a produtos químicos. O compensador interno de temperatura aumenta sua precisão quando exposto em ambientes com variação de temperatura.
O sensor fornece um sinal analógico de 4-20 mA que pode ser ajustado em quaisquer pontos dentro da faixa de atuação do sensor. O sinal de saída pode ser invertido para 20-4 mA. O ES-80 possui também uma saída para perda de eco (isolada NPN). Esta saída é ativada quando o equipamento não conseguir detectar nenhum alvo continuamente num intervalo de 1a 99 leituras sem o retorno de eco. Isto permite ao usuário empregar esta saída como alarme de falha do sensor.
A operação do sensor é bastante simples tendo apenas dois ajustes. O usuário entra com as distâncias relativas a 4 mA e 20 mA via teclado de membrana no frontal do sensor.
Este sensor fornece uma solução precisa, porém simples para medições e controle de nível.
2. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
ESPECIFICAÇÕES
Modelos ES-80
Faixa de atuação 0,3 a 8 m
Material do transdutor Face em epoxi com fibra de vidro; Corpo em poliéster com fibra de vidro Conexão ao processo 2½” NPT-M
Indicação Display 4 dígitos
Saída 4-20 mA (isolada), carga max. 600Ω
Resolução 1 mm
Precisão ±0,25% do range s/ gradiente de temperatura
Ajustes 4-20 mA via teclado
Consumo 2 VA @ 24 VCC Temperatura de operação -30° a 60°C Compensação de temperatura interno Sim Frequência de operação 50 kHz Taxa de amostragem 3 Hz Ângulo de abertura do feixe 5°
Invólucro Alumínio, NEMA 4X, IP65
Dimensões Altura: 300 mm X largura 105 mm
Conexão elétrica Rosca ½” NPT ou prensa cabo de ½” Material da conexão PVC
Saída falta de eco Transistor NPN – isolado
3. TABELA DE CODIFICAÇÃO DE MODELO
40 Sensor 0,3 a 4,0 metros (material poliéster) (Nota1)
41 Sensor 0,3 a 4,0 metros (material kynar) (Nota1)
80 Sensor 0,3 a 8,0 metros (material poliéster) (Nota2)
81 Sensor 0,3 a 8,0 metros (material kynar) (Nota2)
A Rosca NPT - M (padrão)
B Rosca BSP - M
20 TEFLON (PTFE)
22 PVC
4 Saída 4-20 mA
2 Comunicação RS 485 / MODBUS - RTU (Nota3)
S Alumínio fundido IP 65 conexão elétrica 1/2" BSP com prensa cabo Z Plástico PU IP67 conexão elétrica 1/2" BSP com prensa cabo (Nota3)
ECHOSOUND
Nota1: Para ES40 e ES41 o diâmetro da conexão da rosca é de 1 1/2"
ES __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
Tipo de conexão ao processo Material da conexão Tipo do sensorNota3: Em desenvolvimento, contatar departamento de engenharia Nota2: Para ES-80 e ES81 o diâmetro da conexão da rosca é de 2 1/2"
Invólucro Sinal de saída
4.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O sensor ES-80 mede distância através de um transdutor que envia ondas ultrassônicas.
Cada disparo contém uma série de ondas que transitam pelo ar, refletindo sobre o alvo detectado, retornando sob forma de eco para o transdutor. A distância entre o alvo e o sensor é calculada pelo sensor, levando-se em conta o intervalo de tempo entre a transmissão e a recepção das ondas ultrassônicas. O sensor converte o intervalo de tempo em distância, que é utilizado pelo sensor para fornecer saída analógica ou pontos de disparo de alarme ou controle.
O ultrassom é afetado por vários fatores, entre eles a superfície do alvo, tamanho, ângulo e a distância do sensor. Condições ambientais, tais como temperatura, umidade, gases e pressão também podem afetar a medição. As seguintes considerações poderão auxiliar para uma otimização nas condições de sensoreamento:
• ÂNGULO
A inclinação da superfície do objeto em relação ao sensor ultrassônico afeta a reflexão do objeto. O retorno do eco corresponde à porção perpendicular ao sensor. Se a superfície do alvo forma um ângulo grande com o sensor, o sinal será refletido numa direção distante do sensor e não será possível detectar nenhum eco.
• DISTÂNCIA
Quando menor a distância do sensor ao objeto mais intenso será o eco. Portanto, na medida em que a distância aumenta, o objeto necessitará de características refletidas melhor para um bom retorno do eco.
• SUPERFÍCIE
A superfície ideal para o alvo é uma superfície dura e lisa. Esse tipo de superfície irá refletir com maior intensidade do que o do tipo mole e enrugada. Um eco fraco, resultante de um objeto pequeno e mole, irá reduzir a distância de operação do sensor além de diminuir a sua precisão.
• TAMANHO
Um objeto grande possui maior superfície para refletir o sinal do que um menor. Portanto, um objeto grande será detectado a uma distância maior do que um objeto pequeno.
4.1 INDICAÇÃO DE NÍVEL DE TANQUE
Monitoramento de nível em tanques de estocagem é uma das principais aplicações para o sensor ultrassom. Os sensores série ES-80 são ideais para tanques de até 8m de profundidade. O sensor vem com sinal de saída analógica de 4-20 mA que pode ser usado para monitorar o nível do tanque. A escala analógica, filtro e tempo de resposta vêm de fábrica com os parâmetros padrões, mas deve ser reprogramado para atender melhor a aplicação individual do tanque.
Superfície turbulenta e agitadores são filtrados para proporcionar uma indicação mais segura. O sensor deve ser montado sem obstrução no feixe do ultrassom, para evitar interferência do nível medido.
5. INSTALAÇÃO
• MONTAGEM DO SENSOR
O sensor precisa ser instalado de maneira que o som tenha uma trajetória sem obstáculos até o alvo pretendido. A área de detecção deverá ser livre de superfícies reflexivas, tais como, suportes de estruturas, junções de construção e solda etc, para prevenir contra falsos ecos. O ângulo de abertura do feixe da onda ultrassônica emitida é de 5 graus. Tenha sempre em mente este dado quando da montagem. Para a maioria das aplicações em tanques, é melhor que a distância do sensor seja a mais próxima possível do centro do tanque. O sensor precisa ser montado numa posição vertical. Usar um nivelador para assegurar que o sensor esteja na posição vertical. Isto é especialmente crítico para aplicações em nível de líquidos.
O sensor ES-80 possui uma distância de detecção mínima de 0,3 m. O sensor deve ser montado de tal maneira que a distância entre o sensor e o alvo não seja menor do que o mínimo especificado. Esta distância é chamada de distância blanking ou zona morta.
O ES-80 pode ser montado utilizando-se de suportes. A conexão de 2½” NPT-M permite uma montagem e desmontagem mais ágil e simples.
As distâncias lidas são compensadas em temperatura baseado na temperatura do sensor instalado na face do transdutor. Caso a temperatura do sensor aumente devido ao calor solar ou por radiação externa, com a compensação, introduzirá erros de medição.
• CUIDADOS NA MONTAGEM
O aperto do sensor na conexão de 2½” deve ser manual, porém segurando diretamente pela conexão e nunca pelo invólucro de alumínio, se o aperto for demasiado, pode ocorrer o efeito “ring” e afetar o desempenho do sensor. Se a montagem do ES-80 for ao tempo, providencie uma proteção contra radiação solar direta.
6. CONEXÕES ELÉTRICAS
Para proceder à conexão elétrica, retirar inicialmente a tampa traseira, desparafusando os quatro parafusos que seguram a tampa.
O cabo a ser utilizado deve ter um diâmetro externo entre 6 a 12 mm para que haja uma vedação adequada no uso de prensa-cabo.
A saída de perda de eco está na configuração NPN (transistor), onde o coletor e emissor estão isolados entre si e tem capacidade de drenar 60mA e uma tensão de 30Vmax.
A saída 4-20mA é isolada (isolação de 1KV) do circuito principal, portanto ela necessita ser alimentada. Se a opção é manter essa isolação, então será necessário usar duas fontes separadas, como mostra a figura ao lado.
Caso não haja necessidade dessa isolação, as duas fontes podem ser substituídas por apenas uma.
ATENÇÃO
Se o sinal de 4-20 mA percorre uma distância relativamente grande e se mostra instável, deverá ser necessário conectar um capacitor de 100 µF para filtragem do ruído nos terminais de 4-20 mA.
Caso esteja utilizando uma fonte chaveada para alimentação do equipamento e
P.eco 4-20mA 24VCC e c + - + -Saída 4-20mA Alimentação Saída de pulsos (perda de eco)
e
Saída NPN trasistorc
perda de eco+
-+
-P .e c o 4 -2 0 m A 2 4 V C C Saída 4-20 mA Alimentação P.eco 4-20mA 24VCC e c + - + -Entrada 4-20mA Alimentação 24VCC Alimentação 24VCC Indicador + + + -P.eco 4-20mA 24VCC e c + - + -Entrada 4-20mA Alimentação 24VCC Indicador + + -GNDnão ser compatível devido à frequência de trabalho. Neste caso, deverá ser trocada por uma fonte linear.
PROGRAMAÇÃO DO ES-80
O ES-80 é equipado com quatro teclas usadas para programação. Estas teclas estão identificadas como 4/20mA, ▲, e ENT.
Tecla utilizada para a programação do 4-20 mA (modo automático ou modo manual)
▲ Tecla que incrementa uma unidade ao dígito piscando a ser programado.
Tecla que desloca o dígito piscando a ser programado uma casa à esquerda.
ENT - Tecla enter, aceita o valor mostrado no display, no campo de totalização,
como válido e grava na memória no endereço correspondente à função programada.
Existem dois métodos de programação da distância para o sinal 4-20 mA. O primeiro método, chamado Manual, permite ao usuário ajustar a distância pelo display selecionando-se a distância desejada. O segundo método é o Auto, que necessita que o alvo ou o nível esteja na distância a ser ajustada.
A distância é sempre medida a partir da face do transdutor.
O método Auto é mais usual para aplicações onde o nível ou a distância de operação possam ser facilmente manipulados. Se um tempo longo for requerido para ajustar o nível ou distância, o método de programação Manual deverá ser normalmente preferido.
• Manual
Pressione a tecla aparecerá no display 4 mA, pressione a tecla ou ▲
para visualizar o valor da distância ajustada para 4 mA, utilizando as teclas e
▲ para inserir o novo valor (note que a unidade utilizada é metro) em seguida
pressione a tecla ENT, aparecera no display 20mA, pressione a tecla ou ▲
para visualizar o valor da distância ajustada para 20 mA, utilizando as teclas
e ▲ para inserir o novo valor e em seguida pressione a tecla ENT.
• Auto
Neste método de programação, um nível ou um alvo precisa estar sendo detectado pelo ES-80. Quando um alvo for colocado a uma dada distância, o display deverá indicar esta distância.
4/20 mA
4/20 mA
• 4 mA
Pressione a tecla e ▲ simultaneamente, mantendo pressionada até que apareça no display “4 mA”, solte a tecla. A distância que o sensor estava medindo entrará como 4 mA e o sensor mostrará a distância detectada.
• 20 mA
Pressione a tecla e simultaneamente, mantendo pressionada até que
apareça no display “20 mA”, solte a tecla. A distância que o sensor estava medindo entrará como 20 mA e o sensor mostrará a distância detectada.
Exemplo
Um sensor modelo ES-80 é montado num tanque de 5 m de altura útil. O tanque não foi cheio ainda. O display do sensor indica uma distância de 5,1 m. O usuário quer programar o sensor de tal maneira que 4 mA reflita o tanque vazio e 20 mA, tanque cheio. O tanque cheio deverá estar a 30 cm da face do sensor (valor mínimo da zona morta). O usuário poderá fazer a programação manual de 4 mA, introduzir o valor 5,1 m ou programar no método Auto (desde que o tanque esteja vazio e a sonda instalada).
Para programar o valor de 20 mA, já que o tanque encontra-se vazio e o sensor já está instalado, o método Manual é o mais indicado, programando 0,3 m (valor mínimo da zona morta). O sensor está agora programado com saída 4 mA para tanque vazio e com 20 mA para o tanque cheio a 4,80 m do fundo do tanque.
7.1 PARAMETRIZAÇÃO
Para a função de parametrização, após energizar o instrumento, pressione a tecla e o display passará a mostrar 4 mA; em seguida pressione a tecla e ENT simultaneamente para entrar em modo de parametrização; o display passará a mostra CONF; utilize as teclas e ▲ para inserir os parâmetros e a
tecla ENT para aceitar o novo valor ou mudar de parâmetro. Após programar todos os parâmetros o ES-80 volta para operação normal.
PARÂMETROS DO ES-80
Modo Descrição Range Default
Med MÉDIA 1 a 40 20
Fre AMOSTRAGEM (Hz) 1 a 15 Hz 7 Hz
Nort ZONA MORTA 0 a 8 0,3 metro
Jane Filtro janela 0 a 8 0,1 metro
JaPu Pulsos fora da janela 1 a 250 10
OFFS Offset 0 a 1,000 0,5 (Ajustado na fábrica)
Mult Multiplicação 0,001 a 1,000 1 (Ajustado na fábrica)
4 20 Teste da saída 4/20mA - -
4/20 mA 4/20 mA 4/20 mA 4/20 mA
7.2 DEFINIÇÕES DOS PARÂMETROS DO ES-80
• Média - Ajusta quantas leituras o equipamento deve tomar para realizar uma média algébrica com essas leituras.
• Amostragem - Quantas leituras por segundo o equipamento deve realizar.
• Zona Morta (0-30 cm) - Ajusta a distância a partir da face do sensor em que o primeiro eco será aceito. Qualquer eco mais próximo do que a distância ajustada será ignorado pelo sensor que manterá a leitura anterior, e no seu display indicará FOFA (Fora da faixa). O valor mínimo de ajuste deste parâmetro é 30 cm.
• Janela - Filtro utilizado para eliminar falsas leituras. O ES-80 cria uma janela em torno do valor atual, onde o novo valor de leitura aceito esteja dentro desta janela (mais ou menos o valor programado em relação à última leitura).
• Pulsos fora da faixa - Número de leituras consecutivas fora da janela para que seja aceito como leitura válida.
• Offset - Valor ajustado de fábrica para corrigir diferença na leitura.
• Multiplicativo - Ajustado de fábrica para corrigir erro de linearidade da leitura.
• Temperatura - Indica a temperatura na face do sensor utilizada para compensação automática e pode ser ajustada, devendo introduzir a temperatura correta.
• Teste da saída 4-20 mA - Utilizado para testar a saída 4-20mA. Quando neste parâmetro, pressionando a tecla a saída passa a transmitir um sinal de 20 mA, mas quando é pressionada a tecla ▲ a saída passa a
transmitir um sinal de 4 mA.
• Pulso de saída - Quantidade de ciclos por disparo. Quanto maior for a distância a ser medida, maior deverá ser a quantidade de ciclos; para deixar em modo automático basta programar 0.
• Perda de eco - O ES-80 dispõe de uma saída NPN isolada para indicação de perda de eco. Neste parâmetro deve-se programar em quantos segundos consecutivos o ES-80 acionará esta saída e mostrará no display Peco.
Aviso:
Este manual poderá ser alterado sem prévio aviso, pois os dados desse documento são revisados periodicamente e as correções necessárias serão consideradas nas próximas versões. Agradecemos por qualquer tipo de sugestão que venha contribuir para a melhora
8. CERTIFICADO DE GARANTIA
Este equipamento, Transmissor de nível ultrassônico. Modelo: ES-80
No de série:
É garantido contra defeitos de mão de obra e material pelo prazo de 365 dias da data de entrega. Esta garantia será invalidada quando, a critério de julgamento da Incontrol, o equipamento tiver sido submetido a abusos ou manuseios impróprios. Quando o reparo, dentro da garantia, for necessário, o usuário deverá remeter o equipamento à fábrica ou reposto, ficando as despesas de seguro e frete por conta e risco do usuário.
Data de Entrega:
