STRUMENTI CON UN’ANIMA DIGITALE
Calibratori per gli operatori dei processi industriali
I processi industriali sono basati sull'utilizzo di svariati sensori, i cui parametri possono modificarsi durante il funzionamento. Per prevenire i problemi che derivano da questo fenomeno diviene necessaria una calibrazione periodica dei sistemi di automazione di processo. La calibrazione avverrà diversamente e con uso di diversi strumenti a seconda dell'interfaccia e del tipo di sensore controllato.
I sensori utilizzati nei processi sono caratterizzati da precisione e gamma di misura definite. La gamma dei valori misurati, sia ambientali che elettrici, viene trasformata dal sensore in segnali elettrici con uno standard definito.
I tipi di interfaccia di comunicazione più diffusi sono:
- uscita in tensione
- loop di corrente
Alcuni sensori utilizzano anche interfacce digitali, come ad esempio HART, un protocollo avanzato per la trasmissione di dati che può funzionare automaticamente oppure essere configurato manualmente.
Il segnale con uscita analogica in tensione di solito assume i valori compresi tra 0 V a 10 V, che corrispondono ai valori limite della gamma di misura.
Nel caso del loop di corrente, di solito il segnale di uscita è compreso nella gamma 4…20 mA, ma vi sono anche sensori con scala da 0 a 20 mA.
Un segnale di uscita particolare è quello delle termocoppie, il cui ambito di tensione di uscita raggiunge alcune decine di millivolt e dipende dal tipo di termocoppia utilizzata. Talvolta l'uscita del sensore presenta una resistenza variabile, che corrisponde ad un determinato valore della grandezza misurata, ad esempio della temperatura. Il compito del calibratore è simulare il funzionamento di diversi tipi di sensori e di misurare con precisione le loro indicazioni.
Tipi di calibrazioni
La procedura di calibrazione del sensore dipenderà dal tipo di componente e deve essere conforme alle opportune norme ISO, così come il calibratore utilizzato nella procedura.
Bisogna ricordare che per avere la certezza della precisione dello strumento di misura è necessario calibrarlo integralmente, ossia:
- il sensore stesso
- l'elemento che trasforma il segnale elettrico in un determinato valore numerico.
Inoltre se ad esempio il sensore utilizzato è una termocoppia, bisogna sottoporre a calibrazione l'insieme completo, con i cavi che portano il segnale, per considerare il loro effetto sul risultato della misurazione.
La procedura di calibrazione cambia a seconda dell'elemento da calibrare.
Il calibratore deve essere impostato in una opportuna modalità di funzionamento, per adattarlo alla procedura. Ad esempio se deve essere calibrato un sensore di pressione con uscita in tensione, il calibratore deve essere impostato nella modalità di misurazione della tensione, e il sensore stesso deve essere sottoposto a segnali generati esternamente con parametri noti. Allora sul calibratore è possibile leggere i valori misurati di tensione per i segnali generati e confrontarli con i valori modello. Questo permette di stabilire la reale imprecisione di misura.
Più facile è eseguire la calibrazione di un trasduttore che trasforma il segnale elettrico in un valore numerico (misuratore), in quanto non è necessario utilizzare dispositivi aggiuntivi per generare il segnale.
In tal caso il calibratore stesso costituisce la fonte del segnale, che viene misurato dallo strumento da calibrare e i valori da esso indicati si confrontano con quelli generati dal calibratore.
Leggi anche: Calibrazione di grandezze elettriche
Una calibrazione più automatizzata si può effettuare tra l'altro per:
- trasduttori collegati a termocoppie, oppure
- sensori di temperatura a resistenza.
Il calibratore (come il AX-C830 o AX-C850) allora funziona contemporaneamente come simulatore del sensore e come misuratore del segnale in entrata. In effetti può autonomamente fornire i segnali generati e misurare i valori ad esempio del loop di corrente 4…20 mA.
Tipica procedura di calibrazione
Si consiglia di eseguire la calibrazione in tre fasi:
- In primo luogo per quanto possibile bisogna generare un segnale con valore al limite inferiore della gamma di misura,
- successivamente un segnale con valore al 50% della scala,
- e alla fine un valore al limite superiore.
Una volta misurata la deviazione bisogna stabilire i valori reali dei segnali per i quali il segnale d'uscita assumerà il valore inferiore e inferiore (ad esempio 4 mA e 20 mA), ossia stabilire loffset e il modo per rimettere in scala i valori misurati.
Alla fine, utilizzando i coefficienti calcolati, conviene nuovamente controllare le indicazioni per tre o cinque punti di misura e assicurarsi che i risultati calcolati siano abbastanza precisi.
misurazioni a 5 punti, e quindi con un passo del 25%, possono già essere condotte con i modelli più semplici di calibratori Axiomet, come ad esempio AX-C605 e AX-C705.
Riepilogo
La registrazione e l'aggiornamento periodico delle correzioni delle indicazioni dei sensori di processo permettono di mantenere un'elevata precisione di funzionamento degli strumenti e dei processi industriali condotti. In caso di controlli può essere utile la funzione di documentazione, disponibile nei calibratori, che memorizza i dati sulla calibrazione effettuata secondo le norme ISO. Tutto ciò fa si che i calibratori sono strumenti praticamente indispensabili nel lavoro quotidiano degli operatori dei moderni processi industriali.
Sulla base dei risultati dei test condotti mediante i dispositivi descritti è possibile stabilire quali elementi della linea di produzione non funzionano correttamente e devono essere sostituiti.