Sensores de Posi˘c~ao, Deslocamento e …torres/wp-content/uploads/2018/02/...O carregamento...

Instrumentacao Industrial Posicao/Deslocamento/Deformacao

Sensores de Posicao,

Deslocamento e Deformacao

Leonardo A. B. Torres

Janeiro de 2004

DELT/UFMG


Resumo

Principais sensores de medicao de posicao,

deslocamento e deformacao: strain gau-

ges, potenciometros, LVDTs/RVDTs, Syn-

chro/Resolver/Inductosyn, Relutancia variavel,

capacitivos, encoders.

DELT/UFMG


Potenciometros

• Grande variedade detipos: fio enrolado,fita resistiva, etc.

• Podem ser Translaci-onais ou Rotacionais.

• Limitacoes de robus-tez e precisao depen-dem da potencia dissi-pada e das condicoesambientais.

DELT/UFMG


Potenciometros (cont.)

• Potenciometros de fio tem resolucao limitada:

��

��

cursorx

• O carregamento introduzido pelo circuito de medicaode tensao produz comportamento nao linear:

Rp

Rp Rm

V o

R−

+V

Rp

Rp

Rlin

V o

Rm

R−

+VCircuito commelhor linearidade

Para o circuito sem Rlin, mostrado acima, tem-se:

Rm →∞ ⇒ Vo =Rp

RV,

Rm <∞ ⇒ Vo =(Rp ‖ Rm)

R−Rp + (Rp ‖ Rm)V.

Para reduzir o efeito do carregamento e essencialque Rm � maxRp = R.

• Por outro lado, e necessario que R seja grandeo suficiente para que V 2

R� Pmax para nao ha-

ver aquecimento do potenciometro e consequentemodificacao de sua resistencia total R.

DELT/UFMG


LVDTLinear Voltage Differential Transformer

Vout = k1 (V1 − V2) ,

sendo Vout um sinal de saıda alternado, cuja amplitude

e proporcional ao deslocamento do nucleo.

Medicao de Nıvelusando boia +LVDT.

Medicao de pressaoindiretamente pordeformacao de umdiafragma.

DELT/UFMG


LVDT (cont.)

Vista em corte de um LVDT:

O deslocamento do nucleo de material ferromagneticoprove maior ou menor acoplamento magnetico entreo enrolamento primario e cada um dos enrolamentossecundarios. Para se usar um LVDT e necessario umcircuito oscilador e um circuito demodulador AM.

DELT/UFMG


LVDT (cont.)

• LVDT com demodulacao sensıvel a fase:

• RVDT (Rotary Differential Transformer):

• DCDT (Direct Current Differential Transformer):LVDT alimentado com tensao C.C., contendo cir-cuitos que reproduzem a tensao C.A. necessariapara o seu funcionamento.

DELT/UFMG


LVDT (cont.)

DELT/UFMG


Potenciometro de Inducao

Inductosyn (potenciometro de inducao translacional):

DELT/UFMG


Synchro e Resolver

V b

V a

V c

90 graus

V 1

V 2

120 graus

Synchro

Resolver

• Os “synchros” sao usados tambem para transmi-tir deslocamentos angulares atraves de grandesdistancias:

V a

V c

V b

Amplificador

��

Deslocamentoangular

servomotor

• Existem outras topologias para os “resolvers” com2 enrolamentos no rotor, exictacao no estator ouno rotor, etc.

DELT/UFMG


Dispositivos de Indutancia

Propria Variavel

• Translacional

• Rotacional (Microsyn)

DELT/UFMG


Codificadores Oticos (Encoders)

• Utilizacao do Codigo Gray (somente 1 bit mudaentre uma posicao e outra) para minimizar errosproduzidos por falhas de alinhamento dos senso-res oticos.

DELT/UFMG


Strain GaugesExtensometros Eletricos de Resistencia

∆R

R= α

∆L

L

Vo = Vref

(R2

R1 +R2−

R4

R3 +R4

)

DELT/UFMG


Sensores Capacitivos

Em geral, tem-se:

C = εA

d,

sendo que:

ε → Permissividade do dieletrico,A → Area das placas do capacitor, ed → Distancia entre as placas.

Ex.: Sensores de Posicao e de Humidade.

Ex.: Sensor de Pressao.

DELT/UFMG

Sensores de Posi˘c~ao, Deslocamento e …torres/wp-content/uploads/2018/02/...O carregamento...

Documents

Transcript of Sensores de Posi˘c~ao, Deslocamento e …torres/wp-content/uploads/2018/02/...O carregamento...