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Porquê utilizar sinais de corrente de 4–20 mA?

Porquê utilizar sinais de corrente de 4–20 mA?
Oct13, 2025

Porquê utilizar sinais de corrente de 4–20 mA

Nos sistemas industriais de medição e controlo, os transmissores de corrente e os transmissores de tensão convertem sinais analógicos em sinais elétricos normalizados para transmissão a longa distância até às salas de controlo, onde são monitorizados, registados e utilizados para controlo. A uniformidade destes sinais normalizados é essencial para garantir a interoperabilidade entre dispositivos e a estabilidade do sistema. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) estabeleceu os sinais de 4–20 mA CC e de 1–5 V CC (obtido por conversão resistiva) como padrões de sinais analógicos para sistemas de controlo de processos.

1. Vantagens dos sinais de corrente

Os sinais de corrente oferecem vantagens significativas face aos sinais de tensão na transmissão a longa distância. Os ambientes industriais estão frequentemente sujeitos a fortes interferências eletromagnéticas, que distorcem facilmente os sinais de tensão. Além disso, na transmissão por longos cabos, a resistência dos condutores provoca quedas de tensão que atenuam o sinal e originam erros de medição.

As principais vantagens dos sinais de corrente são as seguintes:

• Elevada resistência a interferências: As tensões de ruído em ambientes industriais podem atingir vários volts, mas a potência do ruído é baixa e gera normalmente correntes de ruído inferiores a 1 nA. Os sinais de corrente são menos afetados pela resistência da linha, resistem à atenuação e asseguram uma transmissão de dados fiável em ambientes com elevado ruído elétrico.
• Longa distância de transmissão: As fontes de corrente apresentam resistência interna infinita, pelo que a resistência dos condutores em série no circuito não afeta a precisão. Desde que o circuito de transmissão não tenha derivações, a corrente mantém-se constante independentemente do comprimento dos condutores. Isto permite transmitir sinais ao longo de centenas de metros ou mais em cabos de par entrançado comuns, mantendo a precisão.
• Menos cablagem: A transmissão de um sinal de 4–20 mA a dois fios fornece simultaneamente alimentação e sinal, reduzindo a quantidade de cabos e, consequentemente, os custos e a complexidade da instalação.

2. Porquê o sinal de 4–20 mA CC

O sinal de 4–20 mA CC é o sinal analógico normalizado mais utilizado em aplicações industriais. A sua escolha resulta de várias considerações técnicas e de segurança.

2.1 Razão para escolher 4 mA como ponto de partida («zero vivo»)

A escolha de 4 mA, em vez de 0 mA, como ponto de partida do sinal de 4–20 mA é uma das suas características mais importantes, conhecida como «zero vivo».
• Diagnóstico de falhas: Uma leitura de 0 mA indica claramente uma interrupção da linha (circuito aberto) ou uma avaria do dispositivo, e não um valor de medição nulo. Isto torna o diagnóstico de falhas simples e intuitivo, evitando confundir uma medição nula com um fio interrompido.
• Alimentação do sensor: Nos transmissores a dois fios, a corrente de 4 mA fornece a corrente mínima necessária ao funcionamento dos sensores. Assim, dispensam-se fios de alimentação adicionais e simplifica-se a cablagem.

2.2 Razões para escolher 20 mA como valor final

A escolha de 20 mA como valor de fundo de escala do sinal também se baseia em considerações de segurança e utilidade prática.

• Segurança: A energia da faísca gerada pela circulação de uma corrente de 20 mA é insuficiente para inflamar gás, cumprindo os requisitos de segurança intrínseca para atmosferas explosivas, essenciais em ambientes industriais inflamáveis e explosivos.
• Consumo de energia e custos: Os 20 mA representam uma corrente relativamente baixa, que ajuda a reduzir o consumo de energia e os custos do equipamento sem comprometer a qualidade e a rapidez de resposta da transmissão do sinal.

Conclusão

Em resumo, o sinal de 4–20 mA CC tornou-se o padrão mais utilizado na automação industrial e no controlo de processos graças à sua elevada resistência a interferências, capacidade de transmissão a longa distância, função de diagnóstico de falhas através do «zero vivo» e segurança intrínseca. Permite transmitir dados de medição de forma fiável, reduzindo os custos de cablagem e aumentando a fiabilidade do sistema.

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