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Em instrumentação, um fator essencial para se obter integridade de leitura de sinais é a ligação correta entre terras de diferentes equipamentos e circuitos. A ligação entre terras é necessária para se criar uma referencia de tensão entre os diferentes circuitos e também fornecer caminho para a circulação de corrente.

Em um painel elétrico, por exemplo, das mais diversas aplicações, é comum que se tenha vários equipamentos interconectados. Alguns destes equipamentos podem ter alimentação em corrente continua(por exemplo 24Vcc) e muitas vezes pode ser que o terra (GND) desta alimentação tenha que estar em comum com o GND de sinal dos diferentes equipamentos de medição que estão operando dentro do painel.

Neste artigo será abordado especificamente detalhes em relação a ligação de diferentes terras de circuitos de corrente continua. Usaremos como referência a alimentação interna de um painel elétricos genérico. Mas o raciocínio pode ser extendido para qualquer sistema com alimentação em CC.

Os circuitos de alimentação em CC, como os utilizados frequentemente para alimentar equipamentos em painéis elétricos, podem com frequência fornecer correntes elevadas. Mesmo que não se tenha um equipamento específico que consuma alta potência, a soma dos consumos individuais de vários equipamentos de baixo consumo, pode levar a um consumo elevado de potência na fonte. Além disso, hoje em dia é extremamente comum a utilização de fontes chaveadas para alimentarem os circuitos internos dos equipamentos. Estas fontes chaveadas podem gerar componentes de alta frequência na corrente dos cabos de alimentação do painel elétrico.

Correntes elevadas e componentes de alta frequencia em condutores podem causar, ao longo do seu caminho, desde o terminal +V até o GND da fonte CC, quedas de tensão indesejadas. Estas quedas de tensão podem ser ainda maiores se os cabos e fios dos circuitos estiverem mal dimensionados e/ou se as conexões destes circuitos estiverem ruins (danificados, oxidados, mal apertados, etc)

Vamos utilizar como exemplo o circuito genérico abaixo. Neste exemplo temos diversos equipamentos sendo alimentados e diversos sinais analógicos sendo enviados para um equipamento de leitura, que poderia ser um CLP, por exemplo.

Da maneira, como os terras de alimentação e o terras de sinal analógicos estão interligados, em uma primeira análise poderia se chegar a conclusão que está tudo certo. E de certa forma está, eletricamente falando. E também estão certos se forem apenas uma representação para um esquema elétrico.

Mas se na prática, na montagem real deste circuito, os equipamentos estiverem distribuídos desta forma, há uma boa chance de ocorrer erros de leitura dos sinais analógicos, pois pode haver quedas de tensão significativas ao longo do caminho do terra. Este problema poderá ocorrer também nos cabos de +V, mas no terra acaba sendo mais grave para esta questão de erros de leitura. Esse tipo de problema as vezes é esquecido mas pode ser relevante. O resultado deste tipo de montagem pode gerar um simples erro de leitura, como pode causar sinais de leitura instáveis ou ainda a seguinte situação: as vezes a leitura está certa, então começa a marcar errado, e depois de um tempo volta marcar certo novamente. Este tipo de problema pode ser causado quando um determinado equipamento começa a consumir mais potência (ligou uma carga), depois volta a consumir menos potência (desligou a carga).  

Na tentativa de se solucionar qualquer um dos problemas acima mencionados, normalmente se procura por algum equipamento defeituoso realizando testes e mais testes. Entretanto, como o problema não é com algum equipamento em específico, chega-se na conclusão que está tudo correto, embora o problema esteja presente.

Para que este problema seja evitado, basta haver um cuidado no modo que os terras de potência (alimentação, acionamento de cargas, etc) e sinal serão interligados. Nos esquemas abaixo são mostrados dois modos para que o problema seja evitado. Nestas conexões, quedas de tensão ao longo do caminho de terra não afetariam os valores dos sinais analógicas nas entradas do equipamento que recebe estes sinais, pois seus GNDs estão “fixos” ao potencial do terminal GND da fonte CC (MODO DE LIGAÇÃO 1), ou “fixos” a um mesmo potencial ao longo do caminho de terra, e desta forma não haverá flutuações nas leituras (MODO DE LIGAÇÃO 2). O MODO DE LIGAÇÃO 1 normalmente é o mais recomendado, mas o MODO DE LIGAÇÃO 2, por uma questão de facilidade de montagem, pode muitas vezes garantir um bom resultado. É importante observar que os equipamentos que fornecem os sinais analógicos, necessitam ter circuitos internos de saída de sinal, alimentação e leitura isolados ente si, para que realmente não se tenha outro caminho para a corrente de terra percorrer. Se não houver esta isolação, pode até mesmo ocorrer dano em algum destes equipamentos.  Este procedimento é semelhante ao cuidado que normalmente se tem, em circuitos eletrônicos, em se separar GNDs de circuitos analógicos de GNDs de circuitos digitais. O chaveamento dos circuitos digitais pode interferir nos sinais analógicos, sendo assim estes dois GNDs devem ficar separados eletricamente e se encontrar em um único ponto, preferencialmente o mais próximo possível do circuito da fonte.

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