Instrumentação Mecatrônica 01

Professor: Rafael Falcão

Ementa

1. Fundamentação de Circuitos e Eletrônica: Amplificador Operacional

2. Sistemas de Detecção, Transdução e Medição de Grandezas

3. Sistemas de Atuação

4. Acionamentos Elétricos, Hidráulicos e Pneumáticos

5. Dispositivos de Aquisição de Dados, Monitoração e Controle

6. Dispositivos de Segurança

Instrumentação Mecatrônica - Prof. Rafael Falcão

Faculdade de Tecnologia e Ciências - FTC 2

Bibliografia

Bibliografia Básica:

SOISSON, H., Instrumentação Industrial, Hemus Editora - 681.2 S683

DORF, Richard C.; BISHOP, Robert H., Sistemas de controle moderno. LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2001 - 681.51 D695



Bibliografia

Bibliografia Complementar:

WERNECK, M.M. Transdutores e Interfaces. LTC

DEBELIN, E.O., Measurement Systems:

Application and Design. McGraw-Hill

ALLOCA, J. A. & STUART, A., Transducers,

Theory and Applications. Reston/Prentice Hall

MORRISON, R., Instrumentation Fundamentals

and Applications .John Willey



Introdução

O que vem a ser Intrumentação?

Instrumentação é a ciência que aplica e

desenvolve técnicas para adequação de

instrumentos de medição, transmissão,

indicação, registro e controle de variáveis

físicas em equipamentos nos processos

industriais



Introdução

E quanto a instrumento?

Todo dispositivo usado para direta ou indiretamente medir e/ou controlar uma variável.

Nesta definição inclui-se, segundo a Instrument Society of America ISA, elementos/sensores primários, elementos finais de controle, dispositivos computacionais, dispositivos elétricos como alarmes, chaves e botoeiras. E o termo não se aplica a partes que são componentes internos do Instrumento (norma ANSI/ISA-S5.1-1984-R-1992).



Introdução

Isto é, uma primeira classificação para os

instrumentos é:



Instrumentos

Medição Atuação

Medição e

Atuação

Termômetros, manômetros,

velocímetros, medidores de

vazão, medidores de nível,

etc.

Válvulas manuais e

automáticas, motores de

passo, inversores de

freqüência, motores

elétricos, bombas,

aquecedores, etc.

Termostatos,

pressostatos, chaves de

fim de curso, etc.

Exemplo



Aplicações

Monitoração do Processo: indicadores de pressão, temperatura, etc; sensores de vibração em máquinas, alarmes, etc.

Análise Experimental de Engenharia: em laboratórios de aferição, na verificação de desgastes e fadiga, etc.

Obs.: Usualmente tem-se instrumentos mais precisos e delicados, cuja resposta dinâmica muitas vezes fica em segundo plano.

Controle de Processo: sensores usados para medir variáveis de um processo controlado, enviando essas informações a um controlador que gera sinais de comando para atuadores.

Obs.: Usualmente busca-se instrumentos cuja resposta dinâmica deve ser rápida em relação ao processo a ser controlado.



Processos

Conceito:

Processo é a realização de

transformações de natureza química,

física ou biológica

Exemplos de Processos:

Geração de energia elétrica, geração de

vapor e Modelagem.



Instrumentos de Medição

Um Instrumento de Medição é composto por um conjunto de

sub sistemas. Um esquema possível é apresentado abaixo.



Sensor Conversão

da Medição

Processamento

do Sinal

Transmissão

dos dados

Apresentação

da medição

Armazenamento dos

dados recebidos

Meio

Observador

Sensor Ambiente

Instrumentos de Atuação

Um diagrama para os instrumentos de atuação é apresentado

abaixo.



Atuador

Transmissão

dos dados

Processamento

dos dados

Human-Machine

Interface

Conversão do

comando

Operador

Processo

Atuador Ambiente

Classificação dos

Instrumentos Os instrumentos podem ser classificados segundo as seguintes características:

Tipo de Sinais Discretos

Digitais

Analógicos

Utilização de Fontes de Energia Ativos

Passivos

Forma de Medição Por Deflexão

Por Detecção de Nulo



Classificação dos

Instrumentos Instrumentos do tipo Discreto:

Possuem apenas 2 valores possíveis: zero/um, aceso/apagado, ligado/desligado, aberto/fechado, etc.

Exemplos:

Chave de Nível (indica se o nível é superior ou inferior a um dado limiar);

Chave de pressão ou pressostato;

Chave de temperatura ou termostato;

Chave fim de curso;

Alarmes;



Classificação dos

Instrumentos



Classificação dos

Instrumentos

Instrumentos do tipo Digital

Indicam valores em um conjunto finito de possibilidades

Exemplos: Instrumentos eletrônicos de medição com

mostradores digitais;

Instrumentos de medição ligados em uma rede digital dedicada (field bus, sensor bus, etc);

Motor de passo;

Encoder (medição de posição via contabilização de pulsos gerados);



Classificação dos

Instrumentos



Classificação dos

Instrumentos

Instrumentos do tipo Analógico

Assumem ou indicam valores em um

conjunto finito não-enumerável de

possibilidades (faixa contínua de valores

em um intervalo finito)

Exemplos:

Termômetro de mercúrio;

Resolver;

Manômetro de tubo em U;



Classificação dos

Instrumentos



Classificação dos

Instrumentos É comum encontrar-se os seguintes padrões de envio de

medições/comandos em Instrumentação Industrial:

Sinais de pressão de 3 psi a 15 psi (libras por polegada

quadrada);

Sinais de corrente de 4 mA a 20 mA;

Sinais de tensão de 1 V a 5 V.

O valor mínimo enviado diferente de zero possibilita testar se o instrumento

está funcionando, mesmo que o valor da medição ou do comando seja nulo.



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