Seco de Automao, Instrumentao e Controlo DEMEGI FEUP 1/3

Electrnica e Instrumentao Mestrado Integrado em Engenharia Mecnica 4 ano

20 de Fevereiro de 2009

Durao: 2h

Prova com consulta de formulrio

Para todas as questes apresente os clculos que efectuar. Responda sucintamente mas com toda a clareza.

1. (2,0 valores) Quando se pretende realizar a medio do valor de uma resistncia, minimizando o erro

cometido, normal ser utilizado o mtodo dos quatro condutores. Explique em que consiste

este mtodo e como que este contribui para uma diminuio dos erros de medio.

2. (2,0 valores) Descreva sucintamente o princpio de funcionamento de um transdutor de

presso.

3. (3,0 valores)

Para a determinao do mdulo de Young usou um sistema nas aulas de laboratrio e outro

acessvel remotamente.

a) Recordando o sistema experimental usado na sesso laboratorial, que tipo de funcionalidades tero sido necessrio adicionar ao set-up

experimental para o tornar acessvel remotamente? b) Na experincia remota, e no modo de utilizao manual, a determinao do Mdulo de

Young na gama de cargas aplicveis pode traduzir-se por resultados que diferem

entre si em mais de 6%. A que acha dever-se tal varaiao nos

resultados?

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4. (4,5 valores) Considere a cadeia de medio representada na figura 1, onde S a sensibilidade do

transdutor de fora e G representa o ganho do amplificador:

Transdutorde fora Carta A/D

Voltmetro

G = 100 V/VS = 1 mV/kN

kN40:Gama Figura 1

A carta de aquisio A/D pode ser programada para vrias gamas de tenso de entrada:

Unipolares: 0/1.25 V; 0/2.5 V; 0/5 V; 0/10 V;

Bipolares: 1.25 V; 2.5 V; 5 V; 10 V.

a) Diga, justificando convenientemente, qual a gama de entrada que escolhia. b) Qual dever ser a resoluo do conversor A/D para se ter uma resoluo melhor que 2 N

na medio de fora? Justifique. c) Se o voltmetro for de 4 digitos, com escalas de 20 mV, 200 mV, 2 V e 20 V, qual a

escala que deve ser escolhida para se ler a tenso correspondente a uma fora de

500 N? Justifique. 5. (4,0 valores) Pretende medir-se a temperatura de uma caldeira usando para o efeito um termopar do

tipo K (S = 40 V/C). Para auxiliar na compensao da juno fria do termopar dispe-se de um Pt100, que usado para medir a temperatura ambiente. Nestas condies mediu-se a

resistncia do Pt100 tendo-se obtido 115 . Porm, parte desta resistncia devida aos cabos de extenso, sendo que o erro cometido na leitura da temperatura de 5%.

a) Determine o valor da temperatura ambiente.

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b) Sabendo que quando a juno fria do termopar est temperatura ambiente a fora electromotriz termoelctrica de 2,2 mV, determine a temperatura da caldeira.

6. (4,5 valores)

Pretende construir-se um sistema de medio de velocidade de rotao utilizando um

detector indutivo, uma roda dentada (40 dentes) e um frequencmetro. Os testes preliminares

realizados com o detector mostraram que quando este se aproximava dos dentes da roda, o

valor da sada comutava de 0 V para 24 V a uma distncia mdia de 2,34 mm; e que ao ser

afastado, a sada comutava de 24 V para 0 V a uma distncia de 3,25 mm.

a) Represente a caracterstica do detector utilizado e calcule a sua histerese.

b) Suponha que o frequencmetro indicava o valor de 100 Hz, determine a velocidade de rotao do veio em rpm.

c) Qual deveria ser o nmero de dentes da roda de modo a que o valor indicado no frequencmetro fosse igual ao correspondente valor em rpm? Justifique.

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