Titular: Prof. Osvaldo Ishizava SENSORES e Instrumentação.
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Titular: Prof. Osvaldo Ishizava
SENSORES e Instrumentação
Sensores
Conteúdo Programático:
•Características e especificação dos principais transdutores e sensores industriais. Resposta estática e dinâmica de instrumentos. Condicionamento de sinais e transmissores eletrônicos. Conceitos básicos sobre medidores de pressão, nível, temperatura, vazão, Ph, turbidez, condutividade, etc. Simbologia aplicada à instrumentação industrial..
ObjetivoAnalisar os sensores a partir das suas propriedades físicas e do seu modo de operação, em vista ao seu tipo de aplicação.Preparar o aluno para escolher e usar de forma adequada sensores usados em automação industrial.
Bibliografia:•SIGHIERI, L.; NISHINARI, A ; Controle Automático de Processos Industriais: Instrumentação; Edgard Blücher•SILVEIRA, SANTOS; Automação e Controle Discreto; Érica•R. P. Benedict,;Fundamental of Temperature, Pressure and Flow Measuremensts; Ed. John Willey •E. O. Doeblin,;Measurements Systems - Applications and Design; Ed. Mc GrawHill
CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO
MEDIA ≥ 6,0 APROVADO !!!
A nota final será calculada pela fórmula:M= 0,35*P1 + 0,35*P2 + 0,3*T Onde: M = média final P1 = primeira prova P2 = segunda prova P3 = prova substitutiva T = trabalhos / exercícios / relatórios/50% trabalho interdisciplinar A prova substitutiva substitui uma prova não realizada ou a melhor condição para aumento da média final entre P1 e P2.A nota T é a média aritmética dos trabalhos.As provas P são realizadas sem consulta
IntroduçãoFundamentos teóricos da Instrumentação eletrônica
Informação e medição
Informação e medição
Unidades
Sistema geral de medida
SENSORES e TRANSDUTORES
Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal. Porém, os sensores são aqueles que respondem com sinal elétrico a um estímulo ou um sinal
Transdutor
Transdutor
MOTIVAÇÃO DA DISCIPLINA
Bancadas de automação Festo - Processos
SISTEMA DE MEDIÇÃO
INTRODUÇÃO
CONDICIONADOR
MOSTRADOR OU REGISTRADOR
Display, datalogers, CLP, ECU, Instrumentos de medida (tensão, corrente, resistência)
Sistemas de sensoriamento
Indicador
Gravador
Transmissor
Controlador
Sensor ou Transdutor
Condicionador do Sinal
Mensurando
Fonte de energia
(ocasional)
Fonte de energia (usual)
Calibração
TRANSMISSOR
Principais efeitos físicos utilizados em transdutores elétrico/eletrônicos
Geração de tensão ou intensidadeVariação de resistênciaVariação de capacitânciaVariação de indutância
Eletrônica Básica
• Resistor
– Resistores Variáveis:• Potenciômetro;• LDR;• Strain-Gage.
R
Riv R
vi
+ -
v
i
1/R = G
Eletrônica Básica
• Indutor
• Capacitor
dt
diLv
dt
dvCi
vi
L
+ -
+ -
C
vi
Classificação dos Sensores• Passivos (auto alimentados) x Ativos
(alimentação externa)
Introdução à Automação Industrial - Prof. Adilson Gonzaga
Classificação dos Sensores
Classificação dos Sensores
Classificação dos Sensores
Classificação dos sensores
• Alimentação externa (passivos ou ativos)
• Modo de funcionamento (deflexão ou comparação)
• Parâmetro Variável (corrente, tensão...)
• Sinal de saída (Analógicos ou digitais)
• Magnitude de medição (temperatura, posição, ...)
• Transdutores modificadores (temperatura bimetálicos,...)
• Transdutores monolíticos (uso do semicondutor,...)Instrumentación y Control Industrial -
http://www.uhu.es/diego.lopez/ICI/Tema2_Sensores_y_Actuadores2005.pdf
• Inteligentes• Comunicação em rede
www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotica
Exemplos de Transdutores
Especificação técnica de um sensor
• Características Estáticas
• Características Dinâmicas
Faixa de atuação;Resolução;Span;Sensibilidade;Histerese;Erro;Precisão;Relação sinal/ruído (SNR);Estabilidade;Isolação;Deriva (drift);Zona Morta.
Características Estáticas
V(v)
)(rad2 4 6 8
123
Características Estáticas
Características Estáticas
V(v)
)(rad
radvs 5,0
max
Características Estáticas
Outro exemplo, um sensor de pressão poderia ter uma sensibilidade de 3 mV/mmHg, o qual significa que por cada mmHg que mude a pressão medida, o sinal elétrico entregue na saída mudará 3 mV.
Características Estáticas
LINEARIDADE:Dado um determinado sensor, para variações iguais da grandeza física medida obtém-se variações iguais do sinal entregue, então define-se o sensor como linear, caso contrário, define-se como não-linear.
Características Estáticas
ERRO:É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento em relação ao valor real da variável medida.
•Erros randômicos• Erros sistemáticos• Erros absolutos•Erros relativos
www.pol.una.py/archivos/IngEltrnik/Sensores/NomenclaturaMetrologica.pdf
Características Estáticas
biasv rv
Características Estáticas
• Relação Exatidão e Precisão
A exatidão pode ser descrita de três maneiras:Percentual do Fundo de Escala (% do FE)Percentual do Span (% do span)Percentual do Valor Lido (% do VL)
OffsetDefine-se como o desvio de zero do sinal de saída quando a entrada é zero.
Drift ou deriva do zeroDescreve a mudança da leitura em zero do instrumento com o tempo.
Expressa-se em percentagem do span do instrumento.Deve-se destacar que a expressão zona morta está incluída na histerese.
HISTERESE
ZONA MORTAÉ a máxima variação que a variável pode ter sem que provoque alteração na indicação ou sinal de saída de um instrumento.
Características Dinâmicas
• Dinâmica
t(s)
T(graus)
Sensor
Temperatura Real
63,2%
f(hz)
1
|)(|
|)(|
X
Y
/1www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotica
Características Dinâmicas
• Atraso ou tempo morto
t(s)
Sensor
Posição Real
d
X(m)
www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotica
Características Dinâmicas
Automação Industrial
SISTEMAS AUTOMATIZADOS
Evolução da Eletrônica;Substituição da tomada de decisão;
Controles e auto-correções através
de sensoriamento e ações similares
a do ser humano.
VANTAGENS
Repetibilidade (Garante qualidade?);
Flexibilidade;
Aumento da produção;
Valorização do trabalho do ser humano.
CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS
CONTROLE AUTOMÁTICO X HUMANO
Maior número de aquisições para processamento;
Maior velocidade de processamento e decisão;
Maior confiabilidade.
AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO
Transformam uma informação física em um sinal eletrônico;
Praticamente todos os parâmetros físicos podem ser medidos através de sensores e transdutores;
Forma pela qual o processo se comunica com o sistema de controle;