Seco de Automao, Instrumentao e Controlo DEMEGI FEUP 1/4

Electrnica e Instrumentao Mestrado Integrado em Engenharia Mecnica 4 ano

9 de Fevereiro de 2008

Durao: 2h

Prova sem consulta

Para todas as questes apresente os clculos que efectuar.

1. (2,0 valores) Considere dois transdutores de deslocamento: um transdutor indutivo do tipo LVDT e um

transdutor indutivo por correntes de Foucault. Diga, justificando, quais as principais

diferenas entre estas duas solues na medio de deslocamento.

2. (3,0 valores) Considere um sistema de medio de temperatura baseado num Pt100.

a) Quando se pretende obter o valor da temperatura atravs da medio directa da resistncia do Pt100 por que se utiliza o mtodo dos quatro condutores?

b) Por que que um tal sistema de medio de temperatura no inclui, normalmente, no seu condicionamento de sinal, uma ponte de medio?

3. (2,0 valores) Considere uma barra encastrada numa das extremidades e solicitada em flexo, com dois

extensmetros, teoricamente iguais, colados na sua face superior segundo a direco

longitudinal. Para cada afirmao indique se verdadeira ou falsa, justificando devidamente a sua escolha.

a) Estando os dois extensmetros integrados numa nica ponte de Wheatstone, em braos opostos, resulta minimizada a influncia de variaes de temperatura sobre a barra.

b) Estando os dois extensmetros integrados numa nica ponte de Wheatstone, em braos adjacentes, a sensibilidade vem amplificada por um factor 2 relativamente que resulta

da integrao de apenas um elemento sensor.

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4. (6,0 valores) Considere que, para a medio de temperaturas com um termopar do tipo K ( S=40 V/C) num determinado processo industrial, foi utilizada a montagem representada na figura 1.

Figura 1

O transmissor de corrente para termopar, com compensao de juno fria, fornece um sinal

de sada em corrente de 4 a 20 mA, para uma gama de medio de temperaturas de 0 a

1000 C. A temperatura ambiente de 20 C.

a) Sabendo que a f.e.m. do termopar registada no voltmetro (3 dgitos) de 1,200 mV e que a placa de aquisio de dados regista um valor de 2,4 V, determine a temperatura

da juno quente do termopar e o ganho do amplificador?

Se no respondeu a a), considere G=6 para responder s alneas seguintes.

b) Qual a sensibilidade da cadeia de medio constituda pelo transmissor de corrente, termopar e amplificador?

c) Sabendo que a placa de aquisio de dados apresenta uma resoluo de converso de 4,88 mV, qual a resoluo conseguida na leitura de temperatura pela cadeia de medio

apresentada?

5. (4,0 valores) No sentido de obter a caracterstica de um LVDT e respectivo condicionamento de sinal foi

efectuado um conjunto de medies que se apresentam na tabela seguinte.

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Deslocamento (mm) Sada

LVDT+condicionamento de sinal (V)

-2,00 -1,012

-1,50 -0,759

-1,00 -0,506

-0,50 -0,251

0,00 0,000

0,50 0,258

1,00 0,510

1,50 0,759

2,00 1,018

A caracterstica obtida est representada na figura 2, tendo sido ajustada uma regresso

linear aos pontos experimentais.

Figura 2

a) Qual a no linearidade do conjunto LVDT e condicionamento de sinal?

b) Este LVDT foi utilizado para instrumentar uma clula de carga do tipo anel dinamomtrico que apresenta a caracterstica representada na figura 3. Qual a

sensibilidade do conjunto anel dinamomtrico+LVDT?

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Figura 3

6. (3,0 valores) Pretende-se medir a velocidade de rotao de um motor ao qual est acoplado um veio

metlico duplamente facetado, como representado na figura 4. O estado da sada do detector

de proximidade (0 ou 5 V) sofre alterao sempre que varia a sua proximidade ao veio.

Considere que o sinal proveniente do detector introduzido num osciloscpio, onde

observada a forma de onda conforme representada na mesma figura.

Figura 4

a) Qual a velocidade de rotao do veio em rpm? Apresente o clculo.

b) Suponha que na extremidade do veio acoplado um taqumetro electromagntico apresentando uma sensibilidade de 3,8 mV/rpm. Quando a velocidade de rotao do

motor for 3000 rpm qual o sinal de sada do taqumetro electromagntico e qual a

frequncia do sinal proveniente do detector e visualizado no osciloscpio?

MTR, FGA, MFC, JGM, AML