Módulo de detecção de temperatura por fibra óptica de canal único

Módulo de detecção de temperatura por fibra óptica de canal único — Integração OEM para equipamentos de energia de alta tensão

O INNO de canal único módulo de detecção de temperatura por fibra óptica É uma unidade de medição compacta e autônoma, baseada na tecnologia de sensoriamento por fibra óptica de quartzo fluorescente. Ela fornece uma leitura de temperatura por contato direto — precisa, estável e totalmente imune a interferências eletromagnéticas — por meio de uma interface RS485 / Modbus-RTU pronta para integração em equipamentos OEM, relés de proteção, monitores de transformadores e plataformas de controle de sistemas de energia.

Enquanto os sistemas transmissores multicanais são projetados para instalações completas de subestações, este módulo monocanal atende a uma necessidade diferente: a integração de dados precisos medição de temperatura por fibra óptica capacidade em um produto ou sistema existente com ocupação de espaço mínima, consumo mínimo de energia e integração direta ao firmware. O módulo é fornecido sem necessidade de calibração — sem etapa de calibração de fábrica, sem recalibração em campo e sem necessidade de correção de desvio ao longo da vida útil do produto.

Especificações Técnicas

Como funciona a detecção de temperatura por fibra óptica fluorescente

A ponta da sonda sensora contém material fluorescente de terras raras. O módulo transmite um breve pulso de luz de excitação através da fibra de quartzo até a ponta da sonda. O material fluorescente absorve o pulso e emite um sinal de fluorescência de retorno, cuja intensidade decai exponencialmente após o término da excitação. A taxa desse decaimento — o tempo de vida da fluorescência — varia de maneira previsível e repetível com a temperatura.

O módulo mede a constante de tempo de decaimento da fluorescência e a converte em um valor de temperatura utilizando uma curva característica fixa do material. Sem referência externa, sem circuito em ponte, sem sinal elétrico no ponto de medição. A medição é inerentemente absoluta — ela calcula a temperatura a partir de uma propriedade física do material fluorescente, e não a partir de uma resistência ou tensão que possa sofrer variações devido ao envelhecimento dos componentes ou ao estresse ambiental.

É por isso que o módulo não requer calibração na entrega nem recalibração durante o uso. A relação entre o tempo de vida da fluorescência e a temperatura do material de terras raras permanece estável ao longo da vida útil do produto, em todas as condições operacionais dentro da faixa nominal.

Principais vantagens para a integração com fabricantes de equipamentos originais (OEM)

Sem calibração — Sem impacto na linha de montagem

Os sensores de temperatura convencionais — termopares, RTDs, termistores — exigem calibração individual em relação a um padrão de referência rastreável antes do envio e recalibração periódica durante o uso. O módulo de fibra óptica fluorescente utiliza medição adaptativa referenciada à propriedade intrínseca do material sensor. Não há coeficiente de calibração a ser atribuído, nenhum certificado de calibração a ser gerenciado e nenhum intervalo de recalibração a ser programado. Para clientes OEM que integram esse módulo em equipamentos produzidos em série, isso elimina uma etapa inteira da fabricação e elimina uma necessidade recorrente de manutenção em campo.

Imunidade total a EMI/RFI — Leituras estáveis em ambientes de alta tensão

A fibra de quartzo transmite apenas sinais ópticos. Não há condutores elétricos entre a ponta sensora e o módulo — nenhum fio de sinal que funcione como antena, nenhum caminho de aterramento que possa causar acoplamento de ruído, nenhuma impedância suscetível à capacitância parasita ou ao fluxo magnético. A sonda de temperatura de fibra óptica imune a EMI/RFI apresenta desempenho idêntico tanto em um ambiente de bancada de laboratório quanto em contato direto com um enrolamento de transformador que conduz dezenas de kiloamperes de corrente de falha. Para equipamentos OEM que operam próximos a componentes eletrônicos de alta potência, acionamentos de motores, enrolamentos de transformadores ou barramentos de comutação, essa imunidade elimina uma fonte de erro de medição que afeta todas as tecnologias convencionais de sensores.

Isolamento elétrico de 100 kV — Seguro para medições por contato em alta tensão

O conjunto de fibra óptica totalmente dielétrico proporciona isolamento galvânico completo entre o ponto de medição e os componentes eletrônicos do módulo. Não há caminho condutor através do sistema de detecção em nenhuma tensão. A classificação de 100 kV — testada com tensão de frequência industrial por 5 minutos — significa que o módulo pode ser usado com sondas em contato direto com enrolamentos de transformadores de alta tensão, condutores de barramento ou superfícies de isolamento de cabos, sem qualquer risco de ruptura de tensão através do sistema de medição. Essa é a propriedade que possibilita a medição direta de pontos quentes nos enrolamentos em monitoramento da temperatura do transformador aplicativos.

Arquitetura compacta de canal único para integração em sistemas embarcados

O formato do módulo de canal único foi projetado para ser incorporado em gabinetes de equipamentos OEM, nos quais um transmissor multicanal completo seria excessivamente grande, teria potência excessiva ou seria fisicamente incompatível. A opção de alimentação de 5 V CC permite a alimentação diretamente a partir de trilhos de alimentação padrão de sistemas embarcados. A interface RS485/Modbus-RTU conecta-se diretamente a microcontroladores, PLCs e barramentos de comunicação de relés de proteção. O tamanho compacto do módulo e a entrada com um único conector ST minimizam o espaço ocupado na placa de circuito impresso e a complexidade da fiação, em comparação com a integração de um transmissor autônomo.

Sonda de fibra: sem metal, sem manutenção, longa vida útil

O sonda de sensor de temperatura de fibra óptica Não contém componentes metálicos em nenhum ponto — nem na ponta sensora, nem no cabo de fibra óptica, nem na ferula do conector ST. O revestimento de PTFE sobre a fibra de quartzo oferece resistência química ao óleo de transformador, ácidos, álcalis e solventes industriais em toda a faixa de operação de −40 °C a +260 °C. A sonda não requer manutenção, não tem cronograma de substituição e não necessita de inspeção periódica além da verificação visual da limpeza do conector. A vida útil típica em campo ultrapassa dez anos em operação contínua.

Aplicações principais

Equipamentos OEM de proteção e monitoramento de transformadores

A aplicação OEM mais comum para o módulo de canal único é a integração em relés de proteção de transformadores, indicadores de temperatura de enrolamento e sistemas de monitoramento de transformadores fabricados por empresas especializadas em painéis de comando e equipamentos de proteção. O módulo fornece o front-end de detecção por fibra óptica, enquanto o equipamento host é responsável pela lógica de proteção, pelo visor, pela comunicação com o SCADA e pela saída de relé. A configuração de canal único é adequada para o monitoramento de transformadores monofásicos ou para o monitoramento de um enrolamento crítico em uma unidade trifásica, na qual o sistema host combina dados de três módulos distintos.

A saída Modbus-RTU oferece uma interface digital padronizada, independentemente da plataforma host. Os mapas de registros e a documentação de integração são fornecidos com cada módulo. A opção de alimentação de 5 V CC elimina a necessidade de um trilho de alimentação separado de 220 V dentro de gabinetes compactos de relés.

Monitoramento de pontos quentes nos enrolamentos de transformadores de potência imersos em óleo

Para a medição direta de pontos quentes nos enrolamentos de transformadores imersos em óleo, a sonda revestida com PTFE e resistente ao óleo é inserida no enrolamento durante a montagem ou uma revisão geral. A classificação de 100 kV da sonda garante uma operação segura em contato direto com os condutores de alta tensão do enrolamento. A saída de canal único do módulo transmite os dados de temperatura do enrolamento ao relé de proteção do transformador ou sistema de monitoramento de transformadores online, permitindo o rastreamento de pontos críticos em tempo real, de acordo com os requisitos do modelo térmico da norma IEC 60076-7.

A operação sem necessidade de calibração é particularmente valiosa em aplicações com transformadores, nas quais a sonda fica inacessível depois que o transformador é vedado e preenchido com óleo. Uma sonda e um módulo que não exigem recalibração durante o serviço eliminam uma tarefa de manutenção que, de outra forma, exigiria a desativação do transformador.

Monitoramento da temperatura de comutadores de alta tensão e barramentos

Em painéis de média e alta tensão, o módulo de canal único monitora as temperaturas dos contatos e das barramentos em pontos de medição específicos onde sensores convencionais não podem ser utilizados com segurança. A sonda totalmente dielétrica entra em contato direto com condutores energizados dentro do gabinete do painel, com a fibra passando pela parede do gabinete até o módulo montado externamente em potencial de terra. Sem risco de arco elétrico, sem comprometimento do isolamento e sem erros de medição induzidos pelo ambiente eletromagnético do quadro de distribuição.

Eletrônica de potência e gerenciamento térmico de módulos IGBT

Para fabricantes de eletrônica de potência que integram proteção térmica em inversores, sistemas UPS e conversores de alta potência, o módulo de canal único oferece medição da temperatura da junção do IGBT ou do dissipador de calor, imune à interferência eletromagnética (EMI) de frequência de comutação gerada pelo estágio de potência. A alimentação de 5 V CC e o formato compacto do módulo se integram naturalmente aos projetos de placas de controle de eletrônica de potência. O pequeno diâmetro e a alta flexibilidade da sonda de fibra permitem sua instalação em espaços apertados entre módulos de potência e superfícies de dissipadores de calor.

Pesquisa, equipamentos de teste e ambientes especiais

O módulo é utilizado em equipamentos de teste laboratoriais e industriais que exigem medição de temperatura em ambientes incompatíveis com sensores elétricos: equipamentos de ressonância magnética (RM) e ressonância magnética nuclear (RMN) (campos magnéticos intensos), câmaras de teste de RF e micro-ondas, ambientes de vácuo, vasos de processamento químico e instalações nucleares. A fibra de quartzo e o revestimento de PTFE mantêm o desempenho em ambientes de vácuo, com produtos químicos agressivos e radiação, onde alternativas com sensores de fibra polimérica ou metálica se degradam ou falham.

Desenvolvimento OEM e personalizado

O módulo de canal único está disponível como produto padrão e como componente OEM totalmente personalizado. A INNO já forneceu configurações personalizadas de módulos para fabricantes de equipamentos nas áreas de sistemas de energia, automação industrial, equipamentos médicos e instrumentação científica.

Parâmetros personalizáveis

Tensão de alimentação (padrão 5 V CC; 220 V CA/CC ou outras tensões disponíveis), comprimento da sonda de fibra óptica (0–20 m, comprimento exato conforme especificação), diâmetro e construção da sonda (variantes resistentes a óleo, resistentes a produtos químicos e para altas temperaturas), limite superior da faixa de temperatura, classe de precisão de medição, protocolo de comunicação (padrão RS485/Modbus-RTU; outros protocolos mediante acordo), formato do invólucro do módulo e tipos de conectores. A personalização do firmware — mapas de registros Modbus personalizados, saídas de limite de alarme específicas, adição de saída analógica — está disponível para pedidos OEM em grande volume.

Fornecimento de marcas próprias e ODM

Os módulos podem ser fornecidos com a marca do cliente, cores personalizadas da caixa e documentação personalizada. O desenvolvimento ODM — que consiste em projetar uma variante do módulo de acordo com as especificações do cliente, em vez de modificar o produto padrão — está disponível para projetos com volume suficiente para justificar o investimento no desenvolvimento. Entre em contato com nossa equipe de engenharia para discutir suas necessidades específicas de OEM e suas expectativas de volume.

Fornecimento de amostras e avaliação

Amostras de engenharia estão disponíveis para avaliação da integração antes da confirmação dos volumes de produção. Os pedidos de amostras incluem documentação técnica completa, mapa de registros Modbus, guia de integração e acesso direto à nossa equipe de engenharia para suporte à integração durante o período de avaliação.

Avaliações dos clientes

M. Schneider — Fabricante de relés de proteção, Alemanha

"Integramos esse módulo à nossa plataforma de relés de proteção de transformadores. A interface do conector ST e o mapa de registros Modbus estavam claramente documentados, e o módulo se encaixou perfeitamente em nossa arquitetura de firmware existente. Leituras estáveis desde o primeiro dia, sem nenhum problema de interferência, mesmo durante operações de comutação." ★★★★★

R. Nakamura — Fabricante de equipamentos de energia, Japão

"Especificamos uma configuração personalizada de fonte de alimentação de 5 V CC e um comprimento de fibra fora do padrão para um gabinete OEM compacto. A INNO entregou exatamente de acordo com as especificações, incluindo os dados de teste. O fato de não ser necessária calibração é uma vantagem significativa para a produção em massa — não precisamos de uma etapa de calibração em nossa linha de montagem." ★★★★★

P. Okafor — Engenheiro de Subestações de Serviços Públicos, Nigéria

"Utilizada em um projeto de modernização do sistema de monitoramento de transformadores em uma subestação de serviços públicos. A capacidade nominal da sonda de 100 kV foi o fator decisivo — precisávamos de medição por contato direto com os enrolamentos, e nenhum outro produto no mercado oferecia isso no nível do módulo. Precisa e confiável, a sonda com revestimento de PTFE resistiu à imersão contínua em óleo por mais de 18 meses sem qualquer degradação." ★★★★★

Perguntas frequentes

O que faz com que isso seja um "módulo" em vez de um transmissor completo?

Um transmissor completo é um instrumento pronto para uso, com display no painel frontal, caixa, fonte de alimentação e todos os recursos voltados para o usuário — projetado para ser instalado como uma unidade autônoma. O módulo é o núcleo de detecção e processamento de sinal, sem caixa pronta para uso nem display — projetado para ser integrado a outro produto. Ele fornece o front-end de detecção por fibra óptica e a saída Modbus que o produto host utiliza, ficando a cargo do host cuidar de todo o restante. Essa distinção é importante para integradores OEM: o módulo é um componente, não um produto que se instala em um trilho DIN.

Posso conectar o módulo diretamente a um PLC ou microcontrolador?

Sim. O RS485 / Modbus-RTU é suportado nativamente por praticamente todos os PLCs industriais e por muitos microcontroladores embarcados por meio de um circuito integrado transceptor RS485 padrão. O mapa de registros Modbus fornecido com o módulo documenta os registros de armazenamento para o valor da temperatura, o status do alarme e a configuração. A integração requer apenas código cliente Modbus padrão — sem a necessidade de drivers proprietários ou SDK.

Qual é a diferença entre este módulo e um termopar padrão ou um sensor PT100?

Os termopares e os PT100 medem a temperatura por meio de efeitos elétricos — tensão termoelétrica e resistência, respectivamente — utilizando condutores metálicos no ponto de medição. Eles exigem calibração, são suscetíveis a erros de medição induzidos por interferência eletromagnética (EMI), criam caminhos condutores que não são seguros em ambientes de alta tensão e sofrem desvios ao longo do tempo devido ao envelhecimento e à oxidação do metal. O módulo de fibra óptica mede o tempo de decaimento da fluorescência — uma propriedade óptica — sem metal no ponto de medição, sem necessidade de calibração, sem suscetibilidade a interferências eletromagnéticas (EMI) e sem mecanismo de deriva. Para aplicações padrão de baixa tensão e baixa interferência, um termopar ou PT100 é mais simples. Para aplicações de alta tensão, alta EMI ou imersas em óleo, a detecção por fibra óptica é a escolha tecnológica correta.

Como funciona, na prática, a operação sem calibração?

O módulo utiliza uma medição adaptativa que relaciona diretamente o tempo de decaimento da fluorescência à curva característica de temperatura-tempo de vida do material sensor de terras raras — uma propriedade física fixa que não se altera com o envelhecimento do componente, variações na tensão de alimentação ou condições ambientais fora da sonda. Ao ser inicializado, o módulo executa uma autoverificação para confirmar a qualidade do sinal óptico proveniente da sonda. Se a sonda não estiver danificada e a conexão da fibra estiver limpa, o sistema fica imediatamente pronto para a medição, sem que seja necessária qualquer ação de calibração por parte do usuário. Isso se aplica a módulos novos, módulos de reposição e módulos que estejam em operação contínua há anos.

Quais certificações estão disponíveis para fornecimento OEM?

Os produtos fornecidos de série possuem certificação CE, RoHS e ISO 9001. Para clientes OEM que necessitem de certificação UL (mercado norte-americano), IECEx ou ATEX (aplicações em áreas perigosas), CSA (mercado canadense) ou TÜV, essas certificações estão disponíveis mediante solicitação. Especifique os requisitos de certificação no momento da consulta OEM, pois os prazos para preparação da documentação e realização dos testes variam de acordo com o órgão de certificação e a configuração do módulo.

Qual é a quantidade mínima de pedido para fornecimento OEM?

Os módulos padrão do produto estão disponíveis a partir de uma única unidade para avaliação. O fornecimento com marca OEM e as configurações personalizadas geralmente exigem uma quantidade mínima de pedido — entre em contato com nossa equipe de vendas para confirmar a quantidade mínima de pedido (MOQ) para sua configuração específica. Amostras de engenharia para avaliação de integração estão disponíveis sem a necessidade de compromisso com a quantidade mínima de pedido.

O módulo pode emitir um sinal analógico em vez de Modbus?

Os módulos padrão oferecem apenas saída RS485 / Modbus-RTU. A saída analógica (4–20 mA ou 0–10 V) está disponível como configuração personalizada para pedidos OEM, nos quais o sistema host requer entrada analógica em vez de comunicação digital. Especifique a faixa de saída analógica necessária e a escala no momento da consulta. As variantes de saída analógica não estão disponíveis como itens padrão do catálogo e exigem um pedido personalizado.

Solicite uma amostra ou um orçamento para OEM

Se você estiver avaliando o canal único módulo de detecção de temperatura por fibra óptica Para integração OEM, monitoramento de enrolamentos de transformadores ou aplicações em equipamentos de energia, nossa equipe de engenharia pode fornecer recomendações de configuração, documentação de integração e unidades de amostra para avaliação.

Envie-nos a descrição da sua aplicação — ambiente do ponto de medição, requisitos de interface do sistema host, restrições de alimentação elétrica, comprimento da sonda e volume alvo — e responderemos com uma recomendação específica de configuração do módulo e um orçamento em até um dia útil.

Direto da fábrica. Pesquisa, desenvolvimento e fabricação próprios. Certificado pela CE, RoHS e ISO 9001. Serviços OEM/ODM disponíveis. Fornecimento global.