Un trasduttore di corrente è un dispositivo che converte i segnali di corrente elettrica alternata o continua in segnali di strumentazione analogica in modo che possano essere utilizzati e facilmente interpretati da determinati sistemi di controllo industriale. Il più delle volte non sembrano molto dall’esterno; di solito sono di forma quadrata o rettangolare e potrebbero assomigliare a un altoparlante portatile con jack per cavi di ingresso e uscita. Tuttavia, la loro funzione è molto importante per una serie di diverse operazioni meccaniche. L’elettricità è essenziale per far funzionare molti tipi di macchinari e processi ad alta potenza nella produzione e in altri ambienti industriali. Tuttavia, collegare semplicemente le macchine alle prese non è sempre la soluzione migliore, ed è qui che entrano in gioco i trasduttori. Il dispositivo prende l’energia grezza dalla sorgente e la converte esattamente nei valori nominali richiesti dalla macchina sul lato di ingresso. L’ingegneria alla base di come avviene questo processo può essere piuttosto complessa, ma il semplice fatto del suo funzionamento è l’aspetto più importante nella maggior parte dei casi.
Trasduttori in genere
In generale, il termine “trasduttore” viene utilizzato per qualsiasi dispositivo o meccanismo che converte l’energia elettrica in altre forme di energia. I trasduttori sono comunemente una parte degli altoparlanti audio, ad esempio, che convertono l’energia elettrica in energia audio; nei trasduttori di pressione, si convertono in segnalazione elettrica. Il termine combinato “trasduttore di corrente”, tuttavia, viene solitamente utilizzato esclusivamente in impostazioni che richiedono la conversione di segnali di corrente elettrica in corrente alternata (CA) o corrente continua (CC) in una base di segnale analogico. Convertono il valore di corrente CA o CC misurato, forse l’alimentazione di un motore o di una pompa, in un valore di processo analogico CC da 4-20 mA (mA) o in un segnale pneumatico da 3-15 psi per i sistemi di controllo pneumatico. Questi dispositivi di solito sembrano funzionare con la normale elettricità, ma il trasduttore sta regolando l’energia e l’uscita.
Usi principali
I trasduttori di corrente sono stati ampiamente utilizzati negli anni ‘1970 e ’80 quando i grandi impianti di processo, come le raffinerie di petrolio, venivano informatizzati. La maggior parte era stata controllata da sistemi di controllo pneumatico fino a quel momento, a causa della sicurezza intrinseca della pneumatica in ambienti infiammabili ed esplosivi. Affinché i computer possano utilizzare le informazioni in tempo reale provenienti dai numerosi trasmettitori pneumatici di processo che misurano temperature, pressioni, flussi, livelli e altre variabili, le loro uscite pneumatiche devono essere convertite in segnali elettronici utilizzando la pressione.
C’erano anche centinaia di valvole di controllo ad azionamento pneumatico in questi impianti che dovevano ricevere le loro istruzioni di output dal computer di controllo. Nella maggior parte dei casi, quei computer inviavano segnali come segnali di corrente analogica da 4-20 mA CC. Ciò richiedeva una conversione da corrente a pneumatica. L’industria li chiamò presto trasduttori da I a P o I/P, con “I” che indica l’ingresso di corrente e “P” che indica l’uscita pneumatica.
Importanza dei campi magnetici
La maggior parte dei trasduttori I/P converte i propri segnali elettronici in pneumatici facendo passare la corrente attraverso una bobina avvolta in un campo magnetico, che modula un ugello di contropressione in un circuito pilota pneumatico che fornisce l’uscita pneumatica di 3-15 psi. I dispositivi da pressione a corrente utilizzano diaframmi di pressione collegati meccanicamente a estensimetri eccitati, sensori piezoelettrici o sensori di capacità che pilotano una sezione dell’amplificatore di uscita. Questi trasmettono quindi l’uscita di corrente CC da 4-20 mA richiesta ai sistemi di controllo.
Dispositivi di conversione
Rilevante per l’industria dei controlli, il termine viene utilizzato anche per definire dispositivi di conversione specifici. Questi dispositivi cambiano i segnali di processo analogici da 4-20 mA CC in segnali pneumatici analogici da 3-15 psi per azionare valvole di controllo pneumatiche proporzionali o per convertire i segnali di pressione in segnali di processo analogici da 4-20 mA CC proporzionali. Queste misurazioni sono in genere utilizzate per descrivere un processo che funziona normalmente. Convertendo i segnali effettivi di uno strumento in questi intervalli standardizzati, le misurazioni che non rientrano in questi intervalli possono essere annotate e utilizzate nella diagnostica.
Trasduttori specifici per sensore
Alcuni tipi di sensori, solitamente quelli che misurano il flusso magnetico di un conduttore di alimentazione per rilevare le correnti del motore di azionamento per macchinari e apparecchiature di processo, possono anche portare il nome del trasduttore di corrente. Questi di solito riguardano la trasmissione di un segnale analogico in milliampere o di tensione ai sistemi di controllo.
I trasduttori a nucleo solido hanno trasformatori ad anello ad anello chiuso che devono essere fatti scivolare sull’estremità temporaneamente aperta di un conduttore di alimentazione. I trasduttori a nucleo diviso, d’altra parte, hanno un lato incernierato dell’anello del trasformatore che può essere temporaneamente aperto per consentire all’anello di scivolare attorno a un conduttore che non può essere scollegato. Di solito incorporano raddrizzatore e circuiti di condizionamento dell’uscita regolabili per consentire calibrazioni specifiche per i sistemi di controllo analogici.