Pueden ocurrir problemas cuando los cables de señal de 4-20 mA no aislados tienen rutas de tierra en ambos extremos del bucle.
Cuando los voltajes (V) en los dos puntos de conexión a tierra son diferentes, los cables de cobre utilizados para la señal de 4-20 mA y la conexión a tierra forman una ruta de corriente cerrada (I) circulante (Figura 1). Cuando esto sucede, se introduce una corriente de bucle de tierra en el bucle, lo que provoca un error de medición.
Un bucle de tierra se forma cuando están presentes tres condiciones:
1) Hay dos tierras, 2) Las tierras tienen diferentes potenciales y 3) Hay un camino galvánico entre las tierras.
La eliminación de cualquiera de estas tres condiciones eliminará el bucle de tierra. Sin embargo, debido a que la cantidad de motivos no siempre se puede controlar, y porque a menudo es imposible simplemente "levantar" un motivo, la primera y la segunda condición no son candidatas plausibles para la eliminación.
Se puede usar un aislador de señal para "romper" el camino galvánico entre las dos tierras (Figura 2). Cuando se rompe el camino conductor entre los voltajes diferenciales, se elimina el bucle de tierra.
Rompiendo el Camino Galvánico
Un camino galvánico es una conexión eléctrica directa entre dos o más circuitos eléctricos que permiten el flujo de corriente. El trabajo de un aislador es romper el camino galvánico entre los circuitos que están conectados o "puestos a tierra" a diferentes potenciales. Romper este camino galvánico se puede lograr por varios medios, incluidos métodos electromagnéticos, ópticos, capacitivos, inductivos e incluso acústicos.
Blue-White los productos suelen utilizar métodos electromagnéticos y ópticos.
Aislamiento óptico—El aislamiento óptico usa luz para transferir una señal entre elementos de un circuito.
Un circuito de aislamiento óptico consta de dos partes básicas: una fuente de luz (generalmente un diodo emisor de luz LED, que actúa como transmisor) y un detector fotosensible (generalmente un fototransistor, que actúa como receptor). La señal de salida del optoacoplador es proporcional a la intensidad luminosa de la fuente. El espacio de aire aislante entre el LED y el fototransistor sirve como separación galvánica entre los circuitos.
El aislamiento óptico tiene un mejor rechazo de ruido de modo común, generalmente se ve en circuitos digitales, no es sensible a la frecuencia, es más pequeño y, a veces, puede proporcionar niveles más altos de aislamiento que el aislamiento del transformador.
Aislamiento Electromagnético— El aislamiento electromagnético, a menudo denominado aislamiento de transformador, utiliza un transformador para acoplar electromagnéticamente la señal deseada a través de un espacio de aire o un espacio de aislamiento no conductor. La intensidad del campo electromagnético es proporcional a la señal de entrada aplicada al transformador. Los transformadores son muy eficientes y rápidos en la transferencia de señales de CA (corriente alterna).
