Manual de Operação e Instalação

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1 Manual de Operação e Instalação Echosound ES 80 TRANSMISSOR DE NÍVEL Cod: 073AA002122M Rev.E Novembro / 2008 S/A. Rua João Serrano, 250 Bairro do Limão São Paulo SP CEP Fone: (11) FAX: (11) vendas@levelcontrol.com.br

2 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO ESPECIFICAÇÕES TABELA DE CODIFICAÇÃO DO MODELO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO INDICAÇÃO DE NÍVEL DE TANQUE INSTALAÇÃO CONEXÕES ELÉTRICAS PROGRAMAÇÃO DO ES PARAMETRIZAÇÃO DEFINIÇÕES DOS PARÂMETROS DO ES CERTIFICADO DE GARANTIA

3 1. INTRODUÇÃO O ES80 foi projetado especificamente para aplicações em medições de nível contínuo, com indicação em metro (distância). Ele possui conexão ao processo de 2½ NPTM. 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 420 ma que pode ser ajustado em quaisquer pontos dentro da faixa de atuação do sensor. O sinal de saída pode ser invertido para 204 ma. O ES80 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 1 a 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

4 2. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ESPECIFICAÇÕES Modelos ES80 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 NPTM Indicação Display 4 dígitos Saída 420 ma (isolada), carga max. 600Ω Resolução 1 mm Precisão ±0,25% do range s/ gradiente de temperatura Ajustes 420 ma via teclado Consumo 2 24 VCC Temperatura de operação 30 a 60 C Compensação de temperatura Sim interno 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 Tipo do sensor Tipo de conexão ao processo ECHOSOUND ES Material da conexão Sinal de saída Invólucro 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 B Rosca NPT M (padrão) Rosca BSP M 20 TEFLON (PTFE) 22 PVC 4 Saída 420 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) Nota1: Para ES40 e ES41 o diâmetro da conexão da rosca é de 1 1/2" Nota2: Para ES80 e ES81 o diâmetro da conexão da rosca é de 2 1/2" Nota3: Em desenvolvimento, contatar departamento de engenharia 3

5 4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO O sensor ES80 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, levandose 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. 4

6 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 ES80 são ideais para tanques de até 8m de profundidade. O sensor vem com sinal de saída analógica de 420 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

7 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 ES80 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 ES80 pode ser montado utilizandose 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 ES80 for ao tempo, providencie uma proteção contra radiação solar direta. 6

8 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 prensacabo. P.eco 420mA 24VCC e c Saída NPN trasistor perda de eco Saída 420 ma Alimentação Saída de pulsos (perda de eco) Saída 420mA e c P.eco 420mA 24VCC Alimentação GND 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 420mA 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. Alimentação 24VCC Entrada 420mA e c P.eco 420mA 24VCC Indicador Alimentação 24VCC Caso não haja necessidade dessa isolação, as duas fontes podem ser substituídas por apenas uma. Alimentação 24VCC Entrada 420mA Indicador e c P.eco 420mA 24VCC ATENÇÃO Se o sinal de 420 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 420 ma. Caso esteja utilizando uma fonte chaveada para alimentação do equipamento e o mesmo apresentar problemas de medição, será necessário fazer o aterramento do corpo equipamento; caso persista o problema, sua fonte pode 7

9 não ser compatível devido à frequência de trabalho. Neste caso, deverá ser trocada por uma fonte linear. PROGRAMAÇÃO DO ES80 O ES80 é equipado com quatro teclas usadas para programação. Estas teclas estão identificadas como 4/20mA,, e ENT. 4/20 ma Tecla utilizada para a programação do 420 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 420 ma. O primeiro método, chamado Manual, permite ao usuário ajustar a distância pelo display selecionandose 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 4/20 ma 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 ES80. Quando um alvo for colocado a uma dada distância, o display deverá indicar esta distância. 8

10 4 ma 4/20 Pressione a tecla ma 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 4/20 Pressione a tecla ma 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 ES80 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 encontrase 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 4/20 tecla ma e o display passará a mostrar 4 ma; em seguida pressione a tecla 4/20 ma 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 ES80 volta para operação normal. PARÂMETROS DO ES80 Modo Descrição Range Default Med MÉDIA 1 a 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 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 Temp Temperatura 30 a 70 ºC Puls Ciclos por disparo 1 a para automático Pule Perda de eco 0 a

11 7.2 DEFINIÇÕES DOS PARÂMETROS DO ES80 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 (030 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 ES80 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 420 ma Utilizado para testar a saída 420mA. 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 ES80 dispõe de uma saída NPN isolada para indicação de perda de eco. Neste parâmetro devese programar em quantos segundos consecutivos o ES80 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 deste documento. 10

12 8. CERTIFICADO DE GARANTIA Este equipamento, Transmissor de nível ultrassônico. Modelo: ES80 N o 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, 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: S/A 11