Resolvendo Problemas em Aplicações de Célula de Carga com a Solução de Conectividade Sem Fio da Agilent Nota de Aplicação Introdução Antes da introdução da célula de carga eletrônica, as balanças de alavanca mecânica eram amplamente utilizadas em inúmeras aplicações industriais e comerciais. A precisão das balanças mecânicas dependia de sua calibração e manutenção. Atualmente, os sistemas de pesagem baseados em célula de carga dominam e são o padrão de toda indústria de pesagem. Apesar das células de carga serem confiáveis, elas estão sujeitas a danos devido à sobrecarga, raios, entrada de umidade ou química, manuseio incorreto (tais como danificação do cabo, ou derrubando a célula). A detecção de células defeituosas em uma balança com mais de uma célula é um procedimento tedioso. Múltiplas células de carga e quão grande é a balança também dificultam o processo. Essa nota de aplicação explica como a solução de conectividade remota sem fio da Agilent ajuda os técnicos de manutenção, facilitando a tarefa de solução de problemas. Componentes Básicos do Sistema de Pesagem Baseado em Célula de Carga Plataforma de pesagem Essa é a plataforma de pesagem, que contém o que estiver sendo pesado, permitindo que a força da gravidade seja transmitida às células de carga. Célula de carga Uma célula de carga é um aparelho eletrônico (transdutor) utilizado para converter força em sinal elétrico. As células são ligadas por fios ao indicador de peso, via caixa de junção. Caixa de junção A caixa de junção é onde os cabos das células de carga são terminados e somados. O indicador de peso também está terminado aqui. A placa de soma é um circuito passivo que junta os sinais das células ao indicador, como um sinal. Essas placas normalmente possuem um potenciômetro de compensação para cada célula, fazendo com que cada sinal possa ser ajustado, não importando onde o peso seja colocado na balança. Há dois tipos de métodos de soma. Ajustando a tensão de excitação de cada célula (compensação de excitação), ou desviando o sinal de cada célula (compensação do sinal). Em balanças maiores, tais como a de veículos, as células podem ser compensadas em grupos de dois, em seções. Indicador de peso O indicador de peso digitaliza a tensão dos sinais de baixo nível das células de carga e converte a tensão para o peso exibido. Normalmente, o indicador de peso é montado longe da balança, onde o valor da tela possa ser facilmente lido. O indicador também fornece uma tensão regulada, conhecida como excitação, para alimentar as células de carga. Essa tensão é normalmente de 10 ou 5 VDC. O sinal das células não excede 30 mv, mesmo com a capacidade máxima aplicada na célula. Antecipe celere lcance
Força Peso Placa de Carregamento Separador Célula de carga (Cavidade de Alumínio) Placa de base Figura 1. Estrutura da balança utilizando célula de carga Como as Células de Carga Funcionam Cada célula de carga consiste em quatro fios. Dois fios são utilizados para alimentar a célula (excitação), e dois retornam a leitura de tensão, proporcional ao peso das células (sinal). Há inúmeras células de carga no mercado, sendo as baseadas em as mais comuns. Um é uma fina tira de metal, projetado para medir carga mecânica pela mudança de resistência quando esticado ou comprimido, dentro de seus limites elásticos. Há quatro s ligados na superfície interna da célula de carga, formando uma configuração de Ponte de Wheatstone (Figura 2). Quando estresse é aplicado à célula de carga, dois s são esticados e os outros dois são comprimidos. Os s esticados irão aumentar sua resistência, enquanto os comprimidos irão diminuí-la. Se nenhum estresse for aplicado, não haverá diferença de tensão entre as saídas +SIG e -SIG. Se força for aplicada à célula, a ponte de s irá ficar desbalanceada e aparecerá tensão entre as saídas +SIG e -SIG. A magnitude dessa tensão é baseada no design da célula, e é expressa em mv/v (milivolts de sinal por volt de excitação) com carga máxima. Para excitação de 10 V em uma célula de carga 2 mv/v, a saída máxima, sendo aplicado a maior capacidade de força, seria apenas de 20 mv. V EXC Ponte de Wheatstone R3 SIG V o 2 mv/v típico (R out 350 típico) Tensão de Excitação de entrada V ex = 5 ou 10 Vdc (R in 350 ~ 450 Ω) V R4 +SIG R2 R1 Figura 2: Configuração de Ponte de Wheatstone 2
Desafios Encontrados na Manutenção de Balanças de Célula de Carga do Tipo Extensômetro Uma balança não exibindo o peso corretamente, desviando, não fornecendo medição repetível, ou uma que não esteja estável são indicações que a balança precisa de reparos. A manutenção regular da balança pode melhorar a confiabilidade geral das células de carga e fornecer oportunidade para descoberta de problemas, como vazamentos debaixo da balança, permitindo que esses sejam corrigidos antes que a célula apresente defeito. Para depurar problemas em uma balança de célula de carga, técnicos precisam realizar teste dos cantos, para determinar se o valor medido é o mesmo, não importando onde seja colocado o peso (ver Figura 3). Em seguida, precisam realizar teste de calibração bruta, para determinar se a balança está consistentemente realizando medições corretas, com cada aplicação de peso. Utilizando um multímetro de mão, mede-se a saída de cada célula de carga, identificando, assim, as células defeituosas. Durante a realização de teste dos cantos, os técnicos precisam aplicar peso nos quatro cantos da plataforma. O sinal enviado ao indicador de peso deve ser o mesmo para cada célula. Em balanças maiores, como a de caminhões ou ferroviária, um dos desafios que o técnico enfrenta é a determinação da leitura do multímetro, sem esforçar os olhos. Esse é um problema que tende a ser mais simples em balanças de menor escala. Em muitas balanças é possível identificar a célula e medir o sinal estando em cima da própria, acelerando o processo de identificação de células defeituosas. Se você possuir os recursos, os técnicos podem utilizar outra pessoa para realizar a leitura do multímetro. Se não, eles têm que mover o multímetro cada vez que se deslocarem. Ocasionalmente, as tarefas de depuração das balanças não são limitadas a oficinas e requerem que os técnicos realizem medições em ambientes externos, mesmo sob chuva ou neve. A situação é pior se os técnicos tiverem que fazer mais do que uma leitura ao mesmo tempo. Se o indicador de peso estiver montado em um armário de controle, sua visualização a partir da balança é completamente impossível. Tais condições tornam o processo de solução dos problemas tedioso. Figura 3. Identifique uma célula de carga defeituosa com teste de canto 3
Solução de Conectividade Remota Sem Fio da Agilent O novo adaptador IR-Bluetooth U1177A da Agilent é um acessório que permite conectividade remota sem fio, via conexão Bluetooth. Ao ligar o adaptador à porta IR, localizada na parte de trás do multímetro digital de mão da Agilent, usuários podem estabelecer comunicação Bluetooth com o instrumento, via celular ou tablet PC Android (ver Figura 4). Esse celular ou tablet PC deve possuir os softwares de aplicação gratuitos, Mobile Meter ou Mobile Logger da Agilent. O Mobile Meter permite que usuários realizem medições em até três multímetros, simultaneamente e em tempo real (ver Figura 5). Com o aparelho Android em mãos, técnicos de manutenção não precisam forçar os olhos pra ver leituras distantes, ou mover o multímetro cada vez que quiserem identificar uma célula defeituosa. Isso também possibilita a monitoração de leituras de tensão em um armário industrial com as portas fechadas. O software aplicativo Mobile Meter também permite que usuários estendam seu alcance para dois ou três lugares, sem a necessidade de estar fisicamente presente nos pontos de medição. Essa solução permite que técnicos façam medições de uma distância segura, eliminem o deslocamento entre o alvo de medição e pontos de controle, e monitorem múltiplas medições simultaneamente. Para resolução ou identificação de problemas intermitentes, tal como falha da fonte de alimentação na caixa de junção, o Mobile Logger (aplicação Android gratuita) permite que usuários armazenem dados por um longo período de tempo e fornece gráficos de tendência dos multímetros digitais de mão da Agilent. Ambas aplicações (Mobile Meter e Mobile Logger) oferecem um conjunto amplo de funcionalidades, tais como a capacidade de automaticamente mandar e-mail ou SMS, e utilizar as funções de pan e zoom, via as telas de toque dos aparelhos Android. Alternativamente, atividades de armazenamento e monitoramento podem ser feitas em um PC, baixando o software de armazenamento com interface gráfica da Agilent. Figura 4: Conectando o adaptador IR-Bluetooth U1177A ao Multímetro de Mão Figura 5: Aplicação Mobile Meter da Agilent em um celular Android Figura 6. Aplicação Mobile Logger da Agilent em um tablet PC 4
Sumário Técnicos de manutenção são constantemente obrigados a realizar medições em ambientes de difícil acesso ou realizar múltiplas medições simultâneas, para identificar problemas. Nessas condições de trabalho, talvez haja necessidade de utilizar dois técnicos. Se um time não estiver disponível, a eficiência do técnico é prejudicada devido à constante movimentação para obtenção de leituras ou necessidade de suportar exigências físicas extenuantes, para solucionar os problemas das células de carga. Agora, uma maior produtividade pode ser alcançada com o uso da solução de conectividade remota sem fio da Agilent, que consiste no adaptador IR-Bluetooth U1177, um multímetro digital de mão da Agilent, e os aplicativos Mobile Meter ou Mobile Logger da Agilent em seus aparelhos Android. 5
www.agilent.com www.agilent.com/find/u1177a Atualizações por email da Agilent www.agilent.com/find/emailupdates Obtenha as últimas informações sobre os produtos e aplicações que você selecionar. www.axiestandard.org Extensões AdvancedTCA para Instrumentação e Teste (AXIe) é o padrão aberto que extende o AdvancedTCA para uso geral e teste de semicondutor. A Agilent é membro fundador do consórcio AXIe. www.lxistandard.org Extensões LAN para Instrumentos (LXI) adiciona recursos Ethernet e Web aos sistemas de teste. A Agilent é membro fundador do consórcio LXI. www.pxisa.org Extensões PCI para Instrumentação (PXI) modular oferece sistema de automação e medição de alto desempenho, baseado em PC. Canal de Parceiros da Agilent www.agilent.com/find/channelpartners Obtenha o melhor de dois mundos: a experiência em medição e variedade de produtos da Agilent, combinada com a conveniência do canal de parceiros. Agilent Technologies Brasil Ltda. Avenida Marcos Penteado de Ulhoa Rodrigues, 939-6 o andar Castelo Branco Office Park Torre Jacarandá - Tamboré Barueri, São Paulo CEP: 06460-040 SP Tel.: (11) 4197-3600 Fax.: (11) 4197-3800 email: tmobrasil@agilent.com www.agilent.com.br Serviços de Vantagem Agilent O Agilent Advantage Services está comprometido com seu sucesso, ao longo de toda a vida útil de seu equipamento. Para manter a competitividade, nós continuamos a investir em ferramentas e processos que aceleram calibração e reparo, reduzindo o custo de compra. Você também pode utilizar o Infoline Web Services para gerenciar equipamento e serviços de forma mais eficiente. Ao compartilhar nossa experiência em medição e serviço, ajudamos você a criar os produtos que irão mudar o mundo. www.agilent.com/find/advantageservices Agilent Electronic Measurement Group DEKRA Certified ISO 9001:2008 Quality Management System www.agilent.com/quality Bluetooth e os logos Bluetooth são marcas registradas de Bluetooth SIG, Inc., U.S.A. e licenciados para Agilent Technologies, Inc. Para maiores informações sobre produtos, aplicações ou serviços da Agilent Technologies, contate o escritório local da Agilent. A lista completa está disponível em: www.agilent.com/find/contactus Américas Canadá (877) 894 4414 Brasil (11) 4197 3600 México 01800 5064 800 Estados Unidos (800) 829 4444 Ásia Pacífico Austrália 1 800 629 485 China 800 810 0189 Hong Kong 800 938 693 Índia 1 800 112 929 Japão 0120 (421) 345 Coréia 080 769 0800 Malásia 1 800 888 848 Cingapura 1 800 375 8100 Taiwan 0800 047 866 Outros Paíse AP (65) 375 8100 Europa & Oriente Médio Bélgica 32 (0) 2 404 93 40 Dinamarca 45 45 80 12 15 Finlândia 358 (0) 10 855 2100 França 0825 010 700* *0.125 /minuto Alemanha 49 (0) 7031 464 6333 Irlanda 1890 924 204 Israel 972-3-9288-504/544 Itália 39 02 92 60 8484 Holanda 31 (0) 20 547 2111 Espanha 34 (91) 631 3300 Suécia 0200-88 22 55 Reino Unido 44 (0) 118 927 6201 Para países não listados: www.agilent.com/find/contactus Revisado: 6 de janeiro de 2012 Especificações e descrições dos produtos nesse documento estão sujeitas a alterações sem aviso prévio. Agilent Technologies, Inc. 2012 Impresso no Brasil, 07 de maio de 2012 5990-9941PTBR