O que é um sensor de pesagem? Como conectar com um CLP? Como usá-lo com a maior precisão?

O que é um sensor de pesagem? Como conectar com um CLP? Como usá-lo com a maior precisão?

O peso é uma unidade importante na vida diária e é ainda mais crucial na indústria. Quantos quilogramas de matérias-primas são adicionados no processo de produção? Quantos quilogramas de resíduos são gerados? Esses dados são elementos essenciais que sustentam o bom funcionamento de toda a fábrica.

Então, como o peso é medido na indústria? Precisamos usar sensores de pesagem!

O princípio de um sensor de pesagem é converter a gravidade que atua sobre o objeto medido em um sinal de saída quantificável em uma determinada proporção.

Os sensores industriais comuns são categorizados como sistemas de 4 fios e 6 fios:

Para um sensor de 4 fios, existem apenas os quatro cabos pretos mostrados no diagrama abaixo. Entre eles, EXC+ e EXC- fornecem excitação do módulo de pesagem para o sensor, enquanto SIG+ e SIG- são as saídas do sensor de pesagem. Para um sensor de 6 fios, dois fios vermelhos adicionais, SENSE+ e SENSE-, estão presentes. Qual é o propósito deles? Esses dois fios são usados para compensação. Quando a distância entre o sensor e o módulo de pesagem é longa, esses fios fornecem compensação, tornando os resultados da medição mais precisos.

Em aplicações práticas de campo, devido às condições de trabalho complexas, a distância entre o sensor de pesagem e o módulo de pesagem pode ser considerável. Se a tensão de alimentação fornecida pelo módulo de pesagem ao sensor for, por exemplo, 6V, devido às perdas na linha, esse sinal de excitação será menor que 6V quando atingir o sensor de pesagem. Sob as mesmas condições de carga, o sinal de saída do sensor é proporcional à tensão de alimentação. Portanto, o módulo de pesagem usa um circuito de alta impedância para retroalimentar a tensão de alimentação real no lado do sensor para o próprio módulo. O módulo de pesagem então ajusta sua tensão de alimentação de saída por meio de um comparador interno.

O módulo de pesagem pode se conectar a sensores de 4 e 6 fios. Se estiver conectando um sensor de 4 fios, é necessário curto-circuitar SENSE+ a EXC+ e SENSE- a EXC- na caixa de junção ou no lado do módulo de pesagem.

Para conectar sensores de pesagem a um CLP em um ambiente de fábrica, normalmente temos dois métodos:

1. **Usando um Sensor de Pesagem + Condicionador/Transmissor de Sinal + Entrada Analógica do CLP**
Por que um transmissor secundário é necessário? Porque o sensor gera um sinal de tensão em nível de milivolt quando deformado pelo peso do objeto, que o CLP não pode ler diretamente. Portanto, um transmissor secundário é necessário para a conversão. Sempre que a conversão está envolvida, todos sabem que haverá alguma perda. Essa perda não é muito grande, mas pode ter um impacto significativo em medições precisas. Já trabalhei em equipamentos que exigiam precisão de 10g, onde essa perda afetou substancialmente os resultados. A característica desse método é seu baixo custo e requisitos mínimos no sistema CLP, pois mais de 98% dos CLPs possuem funcionalidade de entrada analógica. No entanto, a desvantagem é que ele não pode ser usado em situações que exigem alta precisão.

2. **O Método Mais Preciso (e Mais Caro): Usando um Sensor de Pesagem + Módulo de Pesagem do CLP**
Este método é o mais preciso porque não há perda quando o CLP está conectado ao seu módulo dedicado. Além disso, a velocidade deste método é muito rápida, tornando-o adequado para várias aplicações complexas.

**Sua desvantagem é a alta exigência que ele impõe ao sistema CLP.** Em primeiro lugar, o CLP deve usar um módulo de pesagem, que geralmente é bastante caro. Além disso, um novo sistema de pesagem requer calibração antes do uso. Se um sensor de pesagem for danificado e substituído, a recalibração também é necessária. O processo de calibração para várias séries de módulos de pesagem Siemens não é simples e requer um certo nível de experiência e habilidade técnica, que discutiremos mais tarde. Portanto, essa tecnologia não é adequada para iniciantes.

**Como uma unidade para medição precisa, seu método de uso deve ser cuidadosamente seguido; caso contrário, pode levar a medições imprecisas ou até mesmo danos.**

**I. Extremo cuidado durante a instalação é crucial para evitar danos ao sensor.**

O elastômero de um sensor de pesagem é feito principalmente de material de liga de alumínio. Portanto, qualquer impacto de vibração ou queda acidental pode causar erros significativos na saída de dados. Por exemplo, um sensor com capacidade de 10 kg pode ser permanentemente danificado se for submetido a uma força de cerca de 15 kg. Portanto, manusear o sensor de pesagem com o máximo cuidado durante a instalação é essencial.

**II. A instalação deve seguir rigorosamente seus requisitos de projeto.**

Dependendo do processo do equipamento, ele pode ser instalado horizontalmente ou verticalmente. No entanto, a parte de suporte de carga do sensor deve se encaixar perfeitamente no objeto medido. É importante ressaltar que a parte de suporte de carga e o objeto medido não devem entrar em contato com quaisquer outros pontos de suporte de força, pois isso levará a medições imprecisas.

**III. Às vezes, três ou até vários sensores são usados para medir o mesmo objeto. As superfícies de contato entre esses sensores e o conjunto de pesagem devem estar niveladas.** Caso contrário, a distribuição desigual da força afetará os resultados da medição. Embora o desalinhamento leve do nível possa ser compensado usando resistores na caixa de junção, essa capacidade de ajuste é limitada e também não é ideal para calibração. Portanto, esforce-se para manter uma instalação nivelada sempre que possível.

**Outras Precauções:**

**I. Caixa de Junção:** Ao usar vários sensores de pesagem, uma caixa de junção é uma ferramenta necessária. Ela consolida os dados de vários sensores, reduzindo a carga de trabalho no módulo de pesagem.

No entanto, também é um componente propenso a problemas durante o uso.

Primeiro, preste atenção à proteção contra poeira, à impermeabilização e à prevenção de eletricidade estática. Segundo, durante o uso, esteja atento à função de cada terminal e evite fiação incorreta.

**II. Conexão e Blindagem do Cabo**

O sinal do sensor é transmitido em última análise por meio de cabos. Dada a alta precisão deste sinal, mesmo pequenas interferências podem causar instabilidade de dados.

Portanto, as conexões devem ser feitas estritamente de acordo com o diagrama fornecido durante a instalação.

**III. Considerações de Programação: A Filtragem é Aceitável?**

Em ambientes industriais reais, existem inúmeras interferências. Embora muitos estejam acostumados a usar métodos de programação para filtragem, isso também pode ser aplicado a aplicações de pesagem. No entanto, é crucial observar que a filtragem introduz atraso no sinal. Se o objetivo é apenas observação e medição, isso pode não ser um problema. Mas se os dados forem usados para cálculos ou para controlar processos, a filtragem pode levar a resultados de pesagem imprecisos. Este é um ponto importante a ser lembrado.