Manual de Operação e
Instalação
Echosound
ES - 40
TRANSMISSOR DE NÍVEL
Cod: 073AA-001-122M – 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
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www.incontrol.ind.br
ES-40
Incontrol
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 2
2. ESPECIFICAÇÕES................................................................................................................... 3
3. TABELA DE CODIFICAÇÃO DO MODELO ............................................................................ 3
4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ......................................................................................... 4
4.1 INDICAÇÃO DE NÍVEL DE TANQUE ................................................................................ 5
5. INSTALAÇÃO ........................................................................................................................... 6
6. CONEXÕES ELÉTRICAS......................................................................................................... 7
7. PROGRAMAÇÃO DO ES-40.................................................................................................... 8
7.1 PARAMETRIZAÇÃO ......................................................................................................... 9
7.2 DEFINIÇÕES DOS PARÂMETROS DO ES-40 ............................................................... 10
8. CERTIFICADO DE GARANTIA.............................................................................................. 11
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ES-40
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1. INTRODUÇÃO
O ES-40 foi projetado especificamente para aplicações em medições de
nível contínuo, com indicação em metro (distância). Ele possui conexão ao
processo de 1½” 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-40 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.
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ES-40
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2. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
ESPECIFICAÇÕES
Modelos
ES-40
Faixa de atuação
0,3 a 4 m
Face em epoxi com fibra de vidro;
Material do transdutor
Corpo em poliéster com fibra de vidro
Conexão ao processo
1½”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
2VA @ 24 VCC
Temperatura de operação
-30° a 60°C
Compensação de temperatura
Sim
interna
Frequência de operação
75 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
ECHOSOUND
ES __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
40
41
80
81
Sensor 0,3 a 4,0 metros (material poliéster)
(Nota1)
Sensor 0,3 a 4,0 metros (material kynar)
(Nota1)
Sensor 0,3 a 8,0 metros (material poliéster)
(Nota2)
Sensor 0,3 a 8,0 metros (material kynar)
(Nota2)
A
Rosca NPT - M (padrão)
Tipo de conexão
B
Rosca BSP - M
ao processo
20
TEFLON (PTFE)
Material da conexão
22
PVC
4
Saída 4-20 mA
Sinal de saída
2
Comunicação RS 485 / MODBUS - RTU
(Nota3)
S Alumínio fundido IP 65 conexão elétrica 1/2" BSP com prensa cabo
Invólucro
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 ES-80 e ES81 o diâmetro da conexão da rosca é de 2 1/2"
Nota3: Em desenvolvimento, contatar departamento de engenharia
Tipo do
sensor
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ES-40
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4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O sensor ES-40 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 sensoriamento:
•
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.
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ES-40
•
Incontrol
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-40 são ideais para
tanques de até 4m 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.
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ES-40
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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 aproximadamente 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-40 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-40 pode ser montado utilizando-se de suportes. A conexão de 1½” NPTM 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 1½” 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-40 for ao tempo, providencie uma proteção contra
radiação solar direta.
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ES-40
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6. CONEXÕES ELÉTRICAS
24VCC 4-20mA P.eco
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.
e
c
+
+
-
Saída
4-20mA
Saída NPN trasistor
perda de eco
Saída de pulsos
(perda de eco)
Alimentação
Saída 4-20 mA
e c + - + -
Alimentação
P.eco 4-20mA 24VCC
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 60 mA e uma
tensão de 30 Vmax.
-
Entrada
4-20mA
+
Indicador
+
+
-
A saída 4-20 mA é isolada (isolação de 1
KV) 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
Alimentação
24VCC
e c + - + P.eco 4-20mA 24VCC
Caso não haja necessidade dessa
isolação, as duas fontes podem ser
substituídas por apenas uma.
Alimentação
24VCC
Entrada
4-20mA
+
Indicador
+
e c + - + P.eco 4-20mA 24VCC
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
o mesmo apresentar problemas de medição, será necessário fazer o
aterramento do corpo do equipamento; caso persista o problema, sua fonte
pode não ser compatível devido à frequência de trabalho. Neste caso, deverá
ser trocada por uma fonte linear.
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ES-40
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7. PROGRAMAÇÃO DO ES-40
O ES-40 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 4-20mA (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
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, aparecerá 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-40. Quando um alvo for colocado a uma dada distância, o
display deverá indicar esta distância.
• 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.
4/20
mA
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• 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.
4/20
mA
Exemplo
Um sensor modelo ES-40 é montado num tanque de 3 m de altura útil. O
tanque não foi cheio ainda. O display do sensor indica uma distância de 3,1 m.
O usuário quer programar o sensor de tal maneira que 4 mA reflitam 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 3,1 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 2,80 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-40 volta para operação normal.
4/20
mA
4/20
mA
PARÂMETROS DO ES-40
Modo
Med
Fre
Nort
Jane
JaPu
OFFS
Mult
4 20
Temp
Puls
Descrição
MÉDIA
AMOSTRAGEM (Hz)
ZONA MORTA
Filtro janela
Pulsos fora da janela
Offset
Multiplicação
Teste da saída 4-20 mA
Temperatura
Ciclos por disparo
Pule
Perda de eco
Faixa
1 a 40
1 a 10 Hz
0a4
0a4
1 a 250
0 a 1,000
0,001 a 1,000
-30 a 70 ºC
1 a 40
0 para automático
0 a 999
Padrão
20
7 Hz
0,3 metro
0,1 metro
10
0,5 (Ajustado na fábrica)
1 (Ajustado na fábrica)
0
5
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7.2 DEFINIÇÕES DOS PARÂMETROS DO ES-40
•
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-40 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.
•
Teste da saída 4-20 mA - Utilizado para testar a saída 4-20 mA. 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.
•
Temperatura - Indica a temperatura na face do sensor utilizada para
compensação automática e pode ser ajustada, devendo introduzir a
temperatura correta.
•
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-40 dispõe de uma saída NPN isolada para indicação
de perda de eco. Neste parâmetro deve-se programar em quantos
segundos consecutivos o ES-40 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.
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8. CERTIFICADO DE GARANTIA
Este equipamento, Transmissor de nível ultrassônico.
Modelo: ES-40
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:
Incontrol
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