Titular: Prof. Osvaldo Ishizava SENSORES e Instrumentação

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;