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7/21/2019 01.1-4 Sistemas de Medicao
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Instrumentação Eletrônica
1. Fundamentos de Sistemas de medição
Sebastian Yuri Cavalcanti Catunda – UFRN
7/21/2019 01.1-4 Sistemas de Medicao
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Conteúdo
Princípios de Medição 2
• Objetivos, Metodologia e Conteúdo
1. Fundamentos de Sistemas de medição
Princípio de medição;
Tipos de medição;
Modos de operação dos instrumentos;
Estruturas de Sistemas Medição;
» Medição Analógica Simples
» Medição Digital Simples
» Medição com compensação/correção de interferências
» Integração de Sistemas de Medição
» Transdutores Inteligentes
Sistema Internacional de Unidades (SI)
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Objetivos, Metodologia e Conteúdo
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Objetivos
Princípios de Medição 4
Apresentar uma visão geral dos princípios e
características de sistemas de medição.
Proporcionar o conhecimento necessário paraanalisar, projetar e desenvolver sistemas demedição e aquisição de dados.
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Metodologia
Princípios de Medição 5
Aulas teóricas
Provas por unidades para avaliação doconhecimento
Exercícios de fixação com pontuação
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Conteúdo
Princípios de Medição 6
1. Fundamentos de Sistemas de medição: Princípio de medição;
Tipos de medição;
Modos de operação dos instrumentos;
Estruturas de Sistemas Medição;
Sistema Internacional de Unidades (SI)
2. Erros e incertezas:
Conceitos de precisão, exatidão, resolução, tipos de erros;
Expressão de incertezas;
Estudo de propagação de erros e incertezas;
Conceitos de simulação de Monte Carlo.
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Conteúdo
Princípios de Medição 7
3. Grandezas e sensores: Classificação de grandezas quanto às formas de energia;
Princípios de conversão de energia;
Classificação de sensores;
Sensibilidade;
Configuração de sensores moduladores.
4. Condicionamento de sinais:
Tipos de sinais; Características de amplificadores operacionais (AOP);
Configurações de AOP para terminação única;
Configurações de AOP para sinais diferenciais;
Características reais de AOP.
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Conteúdo
Princípios de Medição 8
5. Princípios de conversão A/D e D/A: Amostragem e retenção do sinal;
Quantização;
Conversão A/D;
Reconstrução de valores analógicos.
6. Conversores A/D e D/A
Conversores D/A na frequência de Nyquist;
Princípios de Conversores D/A sobre-amostrados;
Conversores A/D na frequência de Nyquist;
Princípios de Conversores A/D sobre-amostrados.
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Princípios de Medição
1.1
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• Seres vivos em geral:
Essencial para a sobrevivência,
aprendizado, ...
• Ciência e tecnologia:
Obter informações sobre grandezas
físicas para:
Monitoração;
Regulagem ou controle de processos;
Validação experimental de modelosteóricos;
...
Introdução
Para que serve medição?
1. Princípios de Medição 10
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• Cinco sentidos tradicionais
(Atribuídos à Aristóteles)
Visão
Audição
Olfato
Paladar Tato
• Sentidos não tradicionais:
Nocicepção
percepção da dor;
Equilíbrio e aceleração;
Propriocepção
percepção da posição e movimento dos
membros e articulações
Termocepção
percepção do calor ou ausência dele
Percepção do tempo
• Sentidos internos
Fome, sede, respiração, ..
• No total pode-se listar de 14-20
diferente sentidos, dependendo de
como se conta
... Introdução
Como a medição é feita pelos humanos?
1. Princípios de Medição 11
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• Custos
O preço homem-hora
• Faixa de medição
Limitações do menor e do maior valor
que se pode medir
• Quantidade de grandezas
Não conseguimos medir e.g. campo
elétrico
• Com relação ao tipo de medição
Medições qualitativas e não
quantitativas
• Resolução
Menor diferença que pode ser
detectada
• Subjetividade
Depende da interpretação de cada um
• ...
... Introdução
Quais são as limitações das medições pelos sentidos humanos?
1. Princípios de Medição 12
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• Definição
Consiste em mapear um objeto real
desconhecido em um domínio empírico
para um objeto imagem num domínio
abstrato
• Exemplos Quente
Vermelho
10 kg
...
...Introdução
O que é medição ?
1. Princípios de Medição
Domínio empírico Domínio abstrato
Objeto real Objeto imagem
f SM
f SM: Mapeamento de um objeto real em um objeto
imagem
13
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Instrumentação Eletrônica
1. Princípios de Medição 14
• Definição de Instrumentação Eletrônica
Utilização ou aplicação de instrumentos
elétricos ou eletrônicos com a finalidade de
se realizar medições
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Instrumentação Eletrônica
1. Princípios de Medição 15
• Estrutura típica de um sistema de medição e controle Realização da medição
Apresentação ou armazenamento dos valores de medição
Realização de controle
SensorCanal de
medição
Indicador
Registrador
ControladorAtuador
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Tipos de Medição
1.2
2. Tipos de Medição 16
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Tipos de Medição
• Classificação da mediçãoSegundo o tipo de informação que traz
2. Tipos de Medição
Nominal
Ordinal
Intervalar
Racional
Cardinal
- informação
- complexidade
+ informação
+ complexidade
17
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• Informação
Traz informação de nome, i.e.,
classificação de dados.
= , ≠
• Exemplos de resultados
Quente, alto, longe, a = b, etc.
• Exemplos de sistemas
Alarmes, indicadores, classificadores,
etc.
• Restrições (para o sistema de medição)
Funções um para um (bijetora)
• Exemplo
• Contraexemplo
2. Tipos de Medição
...Tipos de Medição
Nominal
f SM
f SM
18
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• Informação
Inclui anterior
Traz informação de ordem: maior,
menor ou igual
=
• Exemplos de resultados
Escala de posição (rank ), ordem, etc.
• Exemplos de sistemas
Qualquer sistema de ordenamento
• Restrições (para o sistema de medição)
Funções monotonicamente crescentes
• Exemplo
• Contraexemplos
2. Tipos de Medição
...Tipos de Medição
Ordinal
f SM
19
f SM f SM
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• Informação
Inclui anterior
Traz informação de razão de intervalos
− =
−
• Exemplos de resultados
Razão entre diferença de tempo,
temperatura, distância, etc.
• Exemplos de sistemas
Qualquer sistema de medição de razõesde intervalo
• Restrições (para o sistema de medição)
Funções linearmente crescentes
• Exemplo
• Contraexemplo
2. Tipos de Medição
...Tipos de Medição
De intervalo
f SM
20
f SM
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• Informação
Inclui anterior
Traz informação de razões absolutas
=
.
• Exemplos de resultados
Medições percentuais, fracionais, etc.
• Exemplos de sistemas
Qualquer sistema de medição de razões
absolutas
• Restrições (para o sistema de medição)
Funções linearmente crescentes
passando pela origem
• Exemplo
• Contraexemplo
2. Tipos de Medição
...Tipos de Medição
De razão (racional)
f SM
21
f SM
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• Informação
Inclui anterior
Traz informação quantitativa em um
sistema de unidades
= .
• Exemplos de resultados
10 km; 5 A; 0,3 m/s.
• Exemplos de sistemas
Qualquer sistema de medição usando
um sistema de unidades (SI e.g.)
• Restrições (para o sistema de medição)
Funções identidade: f SM( x ) = x
• Exemplo
• Contraexemplo
2. Tipos de Medição
...Tipos de Medição
Cardinal
f SM
45o
22
f SM
1 m
0,6 m
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Tipos de Medição
• Quadro de resumo
2. Tipos de Medição 23
Tipo Resultado Restrição
Nominal = , ≠ Funções bijetoras
Ordinal
=
Funções monotonicamente
crescentes
De Intervalo − =
−
Funções linearmente crescentes
De razão =
.
Funções linearmente crescentes
passando pela origem
Cardinal = . Função identidade
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Questão
Princípios de Medição 24
• Considerando apenas um diodo em que a equação de corrente xtensão é dada por
• Qual o tipo de medição possível?
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Sumário
Princípios de Medição 25
• Medição Essencial para monitoração, controle e validação em ciência e tecnologia
• Tipos de Medição
Nominal, Ordinal, Intervalar, Racional e Cardinal
Varia do mais simples e menos informação ao mais complexo com mais
informação; Tem impacto direto na complexidade do sistema de medição
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Instrumentação Eletrônica
1. Fundamentos de Sistemas de medição
Sebastian Yuri Cavalcanti Catunda – UFRN
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Conteúdo
Princípios de Medição 2
1. Fundamentos de Sistemas de medição Princípio de medição;
Tipos de medição;
Modos de operação dos instrumentos;
Estruturas de Sistemas Medição;
Medição Analógica Simples
» Medição Digital Simples
» Medição com compensação/correção de interferências
» Integração de Sistemas de Medição
» Transdutores Inteligentes
Sistema Internacional de Unidades (SI)
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Modo de Operação dos Instrumentos
1.3
3. Modo de Operação dos Instrumentos 3
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Instrumento de Deflexão
• Analogia a um sistema de mediçãodireto com ponteiros (ex.: balança);
• O resultado apresentado depende
somente do mensurando;
• Com relação ao resultado
apresentado:
A medição direta do sinal mensurando édo mesmo tipo (ex.: cardinal)
A faixa de medição do sinal do mensurado
é a mesma (ex.: 0 a 10 kg)
4. Estruturas de Sistemas de Medição 4
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Instrumento de Nulo
• Analogia a uma balança deequilíbrio;
• Funciona apenas com uma grandeza
de mesmo tipo em oposição ao
mensurando;
• Com relação ao resultado
apresentado: A medição direta do sinal é simples,
podendo ser nominal ou ordinal;
A faixa de medição do sinal depende da
faixa da grandeza de oposição;
A sensibilidade, em torno do zero, pode
ser muito grande, teoricamente infinita.
Princípios de Medição 5
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Instrumento de Diferença
• Analogia a uma balança comescalas;
• Pode ser classificada entre os
instrumentos de deflexão e de nulo;
No entanto, necessita de menos valores
da grandeza de oposição do que o
instrumento de nulo
• Com relação ao resultado
apresentado:
A medição direta do sinal é feita do
mesmo tipo (ex.: cardinal);
A faixa de medição do sinal direto é
geralmente menor;
Princípios de Medição 6
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Conteúdo
Princípios de Medição 7
1. Fundamentos de Sistemas de medição Princípio de medição;
Tipos de medição;
Modos de operação dos instrumentos;
Estruturas de Sistemas Medição;
Medição Analógica Simples
» Medição Digital Simples
» Medição com compensação/correção de interferências
Sistema Internacional de Unidades (SI)
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Estruturas de Sistemas de Medição
1.4
4. Estruturas de Sistemas de Medição 8
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Medidores Analógico SimplesMedidores Analógico Simples
Princípios de Medição 9
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Medidores Analógico Simples
4. Estruturas de Sistemas de Medição 10
Sensor/
TransdutorCondicionamento
Grandeza física a ser medida:
Mensurando
Indicador
Registrador
Sensor: gera um sinal útil para medição
Transdutor: transforma de um domínio
físico para outro
Apresenta ou armazena resultados
Circuitos responsáveis por adequar o
sinal de saída do sensor para que possa
ser usado pelo bloco seguinte. :
- Amplificar; Corrigir nível CC;
Retificar; Filtrar; Linearizar; Etc.
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Medidores Analógico Simples
4. Estruturas de Sistemas de Medição 11
Sensor/
TransdutorCondicionamento Indicador
Registrador
=
=
=
= = ∘ ∘ =
Cardinal: = =
SM f
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4. Estruturas de Sistemas de Medição 12
Medidores Analógico Simples
Exemplo 1
Sensor/
TransdutorCondicionamento Indicador
Resolvendo para 2
2
5
ˆ
ˆ5
c s c
c
y f f x x
x x
y x
2
s s y f x x ˆ
5
c y x
5c c s s y f y y
?i c
x f y
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Problema
• Para um sistema de medição do tipo
racional,
qual das opções a seguir não
poderia ser usada para a função do
indicador?
a.
b.
c.
d.
e.
Princípios de Medição 13
Sensor/
TransdutorCondicionamento Indicador
225 , 0c y x x
ˆ 5 c x y
ˆ 10 c x y
2ˆ 5 c x y
ˆ 5 1c x y
ˆ 5 c x y
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Sumário
Princípios de Medição 14
•
Modo de operação de instrumentos De deflexão, de nulo, de diferença;
Estrutura como o instrumento é construído
• Medidores Analógicos Simples
Sensor + Condicionamento + Indicador / Registrador
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Instrumentação Eletrônica
1. Fundamentos de Sistemas de medição
Sebastian Yuri Cavalcanti Catunda – UFRN
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Conteúdo
Princípios de Medição 2
1. Fundamentos de Sistemas de medição Princípio de medição;
Tipos de medição;
Modos de operação dos instrumentos;
Estruturas de Sistemas Medição;
» Medição Analógica Simples
Medição Digital Simples
Medição com compensação/correção de interferências
» Integração de Sistemas de Medição
» Transdutores Inteligentes
Sistema Internacional de Unidades (SI)
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Estruturas de Sistemas de Medição
1.4
4. Estruturas de Sistemas de Medição 3
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7/21/2019 01.1-4 Sistemas de Medicao
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4. Estruturas de Sistemas de Medição
Sistemas de Medição Digital
Sistema de medição digital simples
Sensor Condicionamento A/DProcessador
digital
ˆ xFiltro Anti-
recobrimento
Analógico Digital
5
Filtra a parte do espectro do sinal analógico de freqüência
indesejada que causaria a sobreposição de sinais devido ao
efeito de amostragem (do conversor A/D).
Função de transferência: Id
Realiza a conversão do sinal analógico para
digital. Realiza implicitamente as funções de
amostragem, quantização e codificação do sinal
Função de transferência estática: f AD
Processador digital: mC, DSP, PC, ...
Reconstrói os valores do mensurando ( x )
compensando as funções dos blocos anteriores paraformar a função de transferência do sistema de
medição, segundo o tipo de medição.
Função de transferência: R
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4. Estruturas de Sistemas de Medição
Sistemas de Medição Digital
Sistema de medição digital simples
Sensor Condicionamento A/DProcessador
digital
Filtro Anti-
recobrimento
Analógico Digital
6
=
=
=
=
= = ∘ ∘ ∘
Cardinal: = =
SM f
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4. Estruturas de Sistemas de Medição
Sistemas de Medição Digital
Sistema de medição digital simples
Sensor Condicionamento A/DProcessador
digital
7
Cardinal: = =
2 s s y f x x
10c c s s y f y y
6,375d AD c c
y f y y
ˆ ?d
x R y
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Sistema de Medição com
Compensação/Correção de Interferências
Sistema de Medição com
Compensação/Correção de Interferências
Princípios de Medição 8
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• Compensação feita de forma analógica;
• Dificuldades em encontrar componentes para
realização da função de compensação.
Sistemas de Medição
SM com Correção/Compensação de Interferências
A) Compensação (de grandezas) de interferência
Sensor
Condic. A/DProcessador
digital ˆ x
x
Sensorv
Mensurando
Interferência
Sinal livre de
Interferência
9
s f
s g
s y
sw
c f
x y d y
AD f R
, ,
, ou
,
s s
s s
s s
y f x v
w g v
w g x v
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Sistemas de Medição 10
SM com Correção/Compensação de Interferências
A) Compensação (de grandezas) de interferência
Sensor
Condic. A/DProcessador
digital ˆ x
x
Sensorv
Mensurando
Interferência
Sinal livre de
Interferência
s f
s g
s y
sw
c f
x y d y
AD f R
Interferência Aditiva Interferência Multiplicativa
1 2, s s s s y f x v f x f v 1 2
, s s s s y f x v f x f v
1, x c s s s y f y w f x
1
2
1
2
,
/
/
x c s s s
x s s
x s s s s
y f y w f x
y y f v
y y f g w
2 x s s y y f v
1
2 x s s s s y y f g w
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• Correção feita de forma digital;
• Possibilidade de implementar diferentes
funções;
• Atenção deve ser feita com a resolução.
Sistemas de Medição
SM com Correção/Compensação de Interferências
B) Correção(de grandezas) de interferência
Sensor Condic. A/DProcessador
digital ˆ x x
Sensor Condic.v
Mensurando
Interferência
A/D
11
s g c g
s f
sw
s yc
f
AD f
d y
R
c y
AD f
d wcw
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Sumário
Princípios de Medição 12
•
Sistemas de medição digital Composto adicionalmente de um filtro anti-recobrimento, conversor A/D, e
processador digital;
• Sistemas de medição com compensação/correção de interferência
Compensação é feita na parte analógica
Correção é feita na parte digital
Muitas das interferências são do tipo aditiva ou multiplicativa
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Instrumentação Eletrônica
1. Fundamentos de Sistemas de medição
Sebastian Yuri Cavalcanti Catunda – UFRN
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Conteúdo
Princípios de Medição 2
1. Fundamentos de Sistemas de medição Princípio de medição;
Tipos de medição;
Modos de operação dos instrumentos;
Estruturas de Sistemas Medição;
» Medição Analógica Simples
» Medição Digital Simples
» Medição com compensação/correção de interferências
Integração de Sistemas de Medição
Transdutores Inteligentes
Sistema Internacional de Unidades (SI)
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Estruturas de Sistemas de Medição
1.4
4. Estruturas de Sistemas de Medição 3
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Integração de Sistemas de MediçãoIntegração de Sistemas de Medição
Princípios de Medição 4
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• Processador e o conversor A/D
integrados numa mesma unidade;
• Disponível em diversos
microcontroladores e processadores
digitais comerciais;
• Circuito de condicionamento de sinais
realizado com componentes discretos;
• Sensor pode estar disposto na mesma
placa de circuito impresso que o
processador
Sistemas de Medição
Integração de Sistemas de Medição
A) Conversor A/D e Processador Digital
Sensor Condic. A/DProcessador
digital ˆ x x
5
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• Processador e o conversor A/D
integrados numa mesma unidade;
• Sensor integrado com o
condicionamento pelo fabricante;
• Aplicações que requerem o sensor e
condicionamento separados do restante
do circuito;
Sistemas de Medição
Integração de Sistemas de Medição
B) Sensor integrado com condicionamento
Sensor Condic. A/DProcessador
digital ˆ x x
6
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• Condicionamento, Conversor A/D e
Processador integrados numa mesma
unidade;
• Sensor pode estar disposto na mesma
placa de circuito impresso que o
processador;
• Circuito de condicionamento de sinais
pode ser ajustado para uso com diversos
sensores.
Sistemas de Medição
Integração de Sistemas de Medição
C) System on Chip
Sensor Condic. A/DProcessador
digital ˆ x x
7
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• Todo sistema integrado na mesma
unidade;
• Não permite modificação do tipo de
sensor;
• Redução de custos para fabricação em
larga escala.
Sistemas de Medição
Integração de Sistemas de Medição
D) Sensor Inteligente Integrado
Sensor Condic. A/DProcessador
digital ˆ x x
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Transdutores InteligentesTransdutores Inteligentes
Princípios de Medição 9
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Sensores Inteligentes
Sensores Inteligentes 10
• Transdutores inteligentes:
Sensores e/ou atuadores inteligentes;
Interação de sistemas digitais com um ambiente físico.
Vários subsistemas possivelmente integrados em uma única unidade
» Sensores e/ou atuadores ;
» Processador;
» Memória;» Circuitos analógicos;
» Conversores A/D e/ou D/A;
» Circuitos para comunicações;
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Sensores Inteligentes
Sensores Inteligentes 11
• Necessidade de desenvolvimento de padrões para sensoresinteligentes:
Definições;
Funcionalidades;
Comunicação;
• Capacidades
Tomada local de decisões; Funcionamento independente, ou, como nó inteligente em uma rede
• Objetivo principal
Interoperabilidade em uma grande faixa de aplicações
• Resultados esperados, acelerar
O progresso para rede de sensores inteligentes O desenvolvimento e comercialização de sensores e atuadores inteligentes
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Sensores Inteligentes
Sensores Inteligentes 12
• Funções capazes de serem realizadas por um sensor inteligente:
Auto-identificação
Torna o sensor plug-and-play
Auto-diagnóstico
Permite verificar o estado atual, ocorrência de falhas, etc.
Fornecer dados em unidades padrões de engenharia, e.g. SI
Processar dados
e.g. Filtragem, fusão de dados; classificação; etc.
Armazenar dados;
Comunicação (seguindo um protocolo padrão)
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Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
Sensores Inteligentes 13
• Contextualização
Sensores e atuadores servem para uma grande variedade de aplicações
industriais
E.g. manufatura, controle industrial, automotiva, aeroespacial, medicina, etc.
Necessidade de desenvolver transdutores inteligentes de baixo custo com
capacidade de conexão em rede
Eliminar conexões, reduzir instalações, manutenção, custos de atualização
• Problema
Existem uma grande variedade de redes industriais disponíveis
Fabricar transdutores para cada tipo de rede é muito dispendioso
• Solução
Desenvolver padrões abertos universalmente aceitos, tais como os IEEE1451
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Sensores Inteligentes
Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
Partição do sistema de medição integrado
Conversor A/D e D/A
Processador digital
Condicionamento
Transdutor
Mod. Comunicação
Rede
PartiçãoProcessador para
aplicações
Condicionamento
+ A/D e D/A + mC
Transdutor
Mod. Comunicação
Rede
TEDS
PHY (Physical layer )
NCAP(Network Capable Application Processor )
TIM(Transducer Interface Module)
Tranducer Electronic Data Sheet
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Modelo do transdutor inteligente Modelo do particionado
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• O TEDS consiste de conjunto de dados
armazenado em memória não volátil;
• Sua função é descrever o TIM ou canal do
transdutor para o uso do NCAP;
• São definidas para cada TIM TEDS obrigatórias
TEDS opcionais
Sensores Inteligentes
Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
TEDS
Processador para
aplicações
Condicionamento
+ A/D e D/A + mC
Transdutor
Mod. Comunicação
Rede
TEDS
PHY
NCAP
TIM
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• O TIM consiste de
circuitos de condicionamento de sinais, de
conversores A/D e D/A, de tipicamente um
microcontrolador de baixo custo
•
Comporta:Até 255 sensores e atuadores de diversos tipos.
Não é necessário que o transdutor esteja
fisicamente contido na mesma unidade do TIM.
• Comunicação
Transfere dados brutos para o NCAP
Sensores Inteligentes
Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
TIM
Processador para
aplicações
Condicionamento
+ A/D e D/A + mC
Transdutor
Mod. Comunicação
Rede
TEDS
PHY
NCAP
TIM
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• O NCAP consiste de
Processador para aplicações, tipicamente comum sistema operacional embarcado, e interfacede comunicação com o mundo externo
• Comunicação
Com o TIM através de um meio físico (PHY, Physical layer )
Com uma rede de alto nível (e.g. internet)
• Funcionamento Procura inicialmente por TIM disponíveis e copia
seus TEDS localmente;
Faz requisição de leitura e converte dados brutos
para um padrão de engenharia
Sensores Inteligentes
Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
NCAP
Processador para
aplicações
Condicionamento
+ A/D e D/A + mC
Transdutor
Mod. Comunicação
Rede
TEDS
PHY
NCAP
TIM
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Sensores Inteligentes 19
Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
Exemplo de rede com diversos padrões
IEEE 1451.2
STIM
Transdutor
Rede
Comunicação
IEEE 1451.1
NCAP
IEEE 1451.2
IEEE 1451.3
TBIM
Transdutor
Comunicação
IEEE 1451.1
NCAP
IEEE 1451.3
IEEE 1451.3
TBIM
Transdutor
IEEE 1451.5
WTIM
Transdutor
Comunicação
IEEE 1451.1
NCAP
IEEE 1451.5
IEEE 1451.5
WTIM
Transdutor
Específico
de rede
Específico
da conexão
PHY
IEEE 1451.X
EspecíficoDo transdutor
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IEEE 1451.2 – Diagrama de conexão
Sensores Inteligentes 20
Transdutor
M ó d u l o d e c o m
u n i c a ç ã o
I E E E 1 4 5 1 . 2 - T I I
NCAP
M ó d u l o d e c o m
u n i c a ç ã o
I E E E 1 4 5 1 . 2
- T I I
M ó d u l o d e c o m
u n i c a ç ã o
e s p e c í f i c o d e r e d e
+5 V
DCLK
DIN
DOUT
NIOE
NTRIG
NACK
NINT
NSDET
Comum
TEDS
µC +Condicionamento
+ A/D e D/A
STIM
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IEEE 1451.2 – Linhas Físicas
Sensores Inteligentes 21
Linha Lógica Dirigido por Função
DCLK Borda positiva NCAP Relógio de sincronismo de dados
DIN Positiva NCAP Dados e endereço do NCAP para o STIM
DOUT Positiva STIM Dados do STIM para o NCAP
NIOE Ativa baixa NCAP Sinaliza que o transporte de dados está ativo e
delimita o quadro do transporte
NTRIG Borda negativa NCAP Realiza função de gatilho
NACK Borda negativa STIM Reconhecimento gatilho e reconhecimento de
transporte de dados
NINT Borda negativa STIM Solicitação de serviço no NCAP
NSDET Ativa baixa STIM Detecção da presença de um STIM
+ 5V – NCAP Alimentação positiva
Comum – NCAP Alimentação comum
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• IEEE 1451.0 –2007 (335pp)
Define conceitos de TIM e de NCAP,
formatos comuns de TEDS, comandos e
protocolos de comunicação
• IEEE 1451.1 –1999 (349pp)
Define: modelo comum de objetodescrevendo o comportamento de
transdutores inteligentes; modelo do
processo de medição; e modelos de
comunicação.
• IEEE 1451.2 –1997 (120pp)
Define uma interface digital para
conexão de um STIM com um NCAP,
para configurações ponto a ponto.
• IEEE 1451.3 –2003 (185pp)
Define protocolos de comunicação parainterfaces multiponto de TBIM
(Transducer Bus Interface Module) para
NCAP, e também TEDS.
Sensores Inteligentes
Padrões IEEE 1451 – Sensores inteligentes
Família de padrões
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• IEEE 1451.4 –2004 (439pp)
Define o protocolo e a interface para
possibilitar a comunicação de modo
mista (MMI, Mixed-Mode Interface),
digital e analógica, entre transdutores
analógicos.
• IEEE 1451.5 –2007 (246pp)
Define um modelo aberto de
comunicação sem fios com transdutores
(IEEE 802.11™, IEEE 802.15.4™, IEEE
Bluetooth™, e IEEE ZigBee™).
• IEEE p1451.6
Padrão preliminar e tem intuito de
definir TEDS e a interface de
comunicação entre STIM e NCAP para o
uso em interface de redes de alta
velocidade CANopen
• IEEE p1451.7
Padrão preliminar e define o formato do
TEDS, interface e protocolos para
comunicação de transdutores e sistemas
RFID (Radio Frequency Identification)
Sensores Inteligentes
Padrões IEEE 1451.X – Sensores inteligentes
...Família de padrões
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Sistema Internacional de Unidades (SI)Sistema Internacional de Unidades (SI)
Princípios de Medição 24
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Sistema Internacional de Unidades
Princípios de Medição 25
• Século XVII
A Academia Francesa de Ciências foi incumbida de definir padrões baseados em
constantes naturais para medições de distância e peso
O metro foi então definido como a décima milionésima parte do quarto do
meridiano terrestre que passa por Paris
O quilograma como o peso equivalente a um decímetro cúbico de água
Foi criado o sistema métrico decimal
• 1799
Foram criadas duas barras padrões de platina representando o metro e o quilograma.
• 1874
A Associação Britânica para o Avanço da Ciência (BAAS – “British Association for the
Advancement of Science”) introduziu o Sistema CGS
Centímetro, grama e segundo
Prefixos do micro ao mega
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Sistema Internacional de Unidades
Princípios de Medição 26
• 1889foi realizada a primeira Conferência geral de pesos e medidas (CGPM, “Conférencegénérale des poids et mesures”) durante a qual foi implantado o sistema MKS
Foram definidos o metro, o quilograma e o segundo
• 1954A 10ª CGPM aprova a introdução das unidades de base de intensidade de correnteelétrica, temperatura termodinâmica e intensidade de radiação luminosa
Ampere, kelvin e candela
• 1960a 11ª CGPM dá a esse sistema o nome de Sistema internacional de unidades (SI)
Ampere, kelvin e candela
• 1971
a 14ª CGPM introduz o mol como unidade de base de quantidade de matéria formandoas sete unidades de base atuais do SI.
Mol
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Sistema Internacional de Unidades
Princípios de Medição 27
• O sistema internacional de unidades atual foi adotado pelo Brasil
em 1962 e ratificado pela Resolução N° 12 de 12 de outubro de
1988, tornando-se obrigatório em todo o território nacional.
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Unidades do SI
Princípios de Medição 28
Unidade de comprimento (metro)Símbolo: m
Definição: Comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante
um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo.
Unidade de massa (quilograma)
Símbolo: KgDefinição: Massa do protótipo internacional do quilograma.
Unidade Tempo (segundo)
Símbolo: S
Definição: Duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente
à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado
fundamental do átomo de césio 133.
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Unidades do SI
Princípios de Medição 29
Unidade de corrente elétrica (ampère)Símbolo: A
Definição: Corrente elétrica invariável que mantida em dois condutores
retilíneos, paralelos, de comprimento infinito e de área de seção
transversal desprezível e situados no vácuo a 1 metro de
distância um do outro, produz entre esses condutores uma força
igual a 2x10-7 newton, por metro de comprimento desses
condutores.
Temperatura termodinâmica (kelvin)Símbolo: K
Definição: Fração 1/273,16 de temperatura termodinâmica do pontotríplice da água.
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Unidades do SI
Princípios de Medição 30
Quantidade de matéria (mol)Símbolo: Mol
Definição: Quantidade de matéria de um sistema que contém tantas
entidades elementares quantos são os átomos contidos em
0,012 quilograma de carbono 12.
Observação: As entidades elementares devem ser especificadas, podendo ser
átomos, moléculas, íons, elétrons ou outras partículas, bem como agrupamentosespecificados de tais partículas.
Intensidade luminosa (candela)Símbolo: Cd
Definição: Intensidade luminosa, numa direção dada, de uma fonte que
emite uma radiação monocromática de freqüência 540 x 1012hertz, e cuja intensidade energética naquela direção é 1/683
watt por esterradiano.