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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-RIDO

CAMPUS CARABAS

ENGENHARIA ELTRICA

MEDIDAS ELTRICAS E

INSTRUMENTAO

MATERIAL DESENVOLVIDO PELO

PROF. D.SC. HUGO MICHEL C. DE AZEVEDO MAIA

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MEDIDAS E ERROS

1. Conceito

Medida um processo de comparao de grandezas de mesma espcie, ou seja, que possuem um padro nico e comum entre elas. Duas grandezas de mesma espcie possuem a mesma dimenso. No processo de medida a grandeza que serve de comparao denominada de grandeza unitria ou padro unitrio.

1.1 Sistema geral de medida

Os sistemas de medidas apresentam geralmente trs elementos constituintes, mostrado na Figura : Elementos sensores Conversores de sinais Elementos mostradores ou atuadores

1.2 Especificaes Tcnicas de um Instrumento de Medida Sensibilidade

A sensibilidade de um instrumento define-se como a razo entre a mudana y na sada, causada por uma mudana x na entrada. Ganho O ganho de um sistema ou instrumento define-se como a sada divida pela Entrada. Exatido Qualidade da medio que assegura que a medida coincida com o valor real da grandeza considerada. O valor representativo deste parmetro o valor mdio. Quando o valor real ou correto conhecido, a exatido garante a rastreabilidade da medio. Isso significa que o valor pode passar de um laboratrio para outro, sempre mantendo a medida exata. Preciso a qualidade que caracteriza a capacidade do instrumento de fornecer o

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mesmo resultado, independente da proximidade do valor real da grandeza medida. A preciso composta por duas caractersticas: a concordncia e o nmero de algarismos significativos com as quais a medida realizada. usualmente associado ao erro padro. Este parmetro expresso, em geral como porcentagens do fundo de escala. A Figura a seguir apresenta-se a relao entre preciso e exatido.

Relao entre preciso e exatido

Resoluo Resoluo a menor diferena entre indicaes que pode ser significativamente percebida. A avaliao da resoluo feita em funo do tipo de instrumento: a) Nos sistemas com mostradores digitais, a resoluo corresponde ao incremento digital; b) Nos sistemas com mostradores analgicos, a resoluo terica zero. No entanto, em funo das limitaes do operador, da qualidade do dispositivo indicador e da prpria necessidade de leituras mais ou menos criteriosas

1.3 Erros nos Instrumentos de Medidas

Os erros podem ser classificados como : - Grosseiros - Sistemticos - Aleatrios

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Erro Grosseiros

So devidos falta de ateno, so resultados de enganos nas leituras e anotaes de resultados. So de inteira responsabilidade do operador e no podem ser tratados matematicamente. Para evit-los necessrio proceder a repetio dos trabalhos, mas necessrio sobretudo, que se trabalhe com muita ateno. Por exemplo a troca na posio dos algarismos ao escrever os resultados, os enganos nas operaes elementares efetuadas, posicionamento incorreto da vrgula nos nmeros contendo decimais.

Erros Sistemticos So ligados s deficincias do mtodo, do material empregado ou da avaliao da medida do operador. Estes erros podem ser classificados como: - de construo e ajuste; - de leitura; - inerente ao mtodo; - devido a condies externas A Erros de construo e ajuste - Erros de graduao da escala na indstria. - Erros de ajuste entre pinos e eixos, assim como de componentes eltricos. Estes erros tendem a crescer com a idade do instrumento devido a: - Oxidao; - Desgaste dos contatos entre peas mveis e fixas. - Variao dos coeficientes de elasticidade de molas. Estes tipos de erro so diferentes em diferentes pontos da escala. Eles podem ser contornados atravs da construo de um tabela de correo de erros. B Erros de Leitura - So devidos a influncia do operador e dependem das caractersticas do sistema de leitura, resultados do angulo de observao (paralaxe) do operador. O erro de leitura pode ocorrer devido utilizao de instrumentos com ponteiros inadequados (ponteiros grossos ou tortos e erros de interpolao). Estes erros podem ser limitados usando-se dois ou mais operadores e/ou equipando o instrumento com um espelho junto escala. C Erros Inerentes ao Mtodo

Ocorrem quando a medida obtida por mtodos que necessitem de processamento indireto de grandezas auxiliares. D Erros Devido s Condies Externas So aqueles inerentes a condies medida de uma grandeza. Podem resultar de: variaes de temperatura, presso, umidade, presena de campos

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eltricos, etc. E Erros aleatrios So erros devido ao impondervel. So erros essencialmente variveis e no suscetveis de limitaes. F Erro de escala. A escala pode ter sido marcada de forma inadequada, por ineficincia das mquinas de fabricao ou at por erro de desenho. G Erro de ajuste zero.

Antes de efetuar a leitura o operador deve verificar se o ponteiro do instrumento est posicionado sobre o zero (posio de repouso). Caso no esteja, o operador deve ajust-lo. No sendo feito tal ajuste o eventual erro permanecer ao longo de toda a escala. H Erro de paralaxe. O erro de paralaxe ocorre quando a leitura fica alterada em face da posio do operador em relao escala. Nos aparelhos de preciso, um espelho colocado abaixo do ponteiro para que a leitura somente seja efetuada quando coincidir com sua imagem.

I Erro de atrito. Os erros de atrito so aqueles que ocorrem devido ao atrito entre as partes fixas e mveis do instrumento (ex.: entre piv e mancal). Os fabricantes pesquisam e produzem vrios tipos de mancais para diminuir esse erro, utilizando mancais de suspenso magntica, jias sintticas, etc. J Erro de Interpolao Esse erro se origina em funo do posicionamento do ponteiro em relao escala de medida do instrumento. O leitor pode observar que o ponteiro acusa uma posio incerta entre dois valores conhecidos, a qual necessariamente no o ponto mdio destes, ficando a critrio do observador, em funo da proximidade, definir o valor correspondente ao trao da direita ou da esquerda. K - Erro em instrumentos Digitais. Todo indicador digital proporciona uma leitura numrica que elimina o erro do operador em termos de paralaxe e interpolao.

Erros Aleatrios So aqueles provocados por fernnomenos que no podem ser diretamente estabelelecidos ou identificados, por serem de natureza aleatria.

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INSTRUMENTOS DE MEDIDAS

2. CLASSIFICAO DOS INSTRUMENTOS

2.1 CLASSIFICAO QUANTO AO TIPO:

Instrumento Indicador

O instrumento indicador aquele que indica valores instantneos das grandezas eltricas. Os instrumentos indicadores podem ser dos tipos de deflexo ou instrumentos eletrnicos. Ex: Multmetro analgico, multmetro digital.

Instrumento Registrador

O instrumento registrador aquele que todos os valores medidos so registrados de forma grfica, tabela de valores ou de maneira eletrnica. Ex:Sismgrafo

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Instrumento Integrador O instrumento integrador aquele cujo valor indicado sempre a somatria das medidas realizadas.

2.2 Classificao quanto grandeza

Voltmetro Instrumento utilizado para medio de tenso eltrica.

Ampermetro Instrumento utilizado para medio de corrente eltrica.

Wattmetro Instrumento utilizado para medio de potncia ativa.

Varmetro Instrumento utilizado para medio de potncia reativa.

Cossefmetro Instrumento utilizado para medio de fator de potncia, (cos ).

Frequencmetro Instrumento utilizado para medio de freqncia.

Ohmmetro Instrumento utilizado para medio de resistncia eltrica.

Meghmetro Instrumento utilizado para medio de resistncia de

isolamento de materiais slidos.

Capacmetro Instrumento utilizado para medir capacitncia.

Captulo 3 - ELEMENTOS INDICADORES

3.1 Indicadores Analgicos

3.1.1 Instrumento de Bobina Mvel e Im Permanente

Os instrumentos de Bobina Mvel e Im Permanente possuem caractersticas relevantes e de excelncia entre os instrumentos analgicos.

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Possuem relao custo-benefcio que viabilizam a sua utilizao em vrias situaes. Com a introduo de sistemas retificadores, podem ser utilizados em circuitos de corrente alternada, com imensas vantagens em relao aos instrumentos tipo Ferro Mvel. O instrumento de BMIP tem uma gama de utilizao muito variada em sistemas eltricos. A partir do BMIP vrios instrumentos podem ser construdos com as mais variadas utilizaes, como por exemplo, voltmetro, ampermetro, ohmmetro, etc. O princpio de funcionamento do BMIP est baseado nas foras eletromagnticas criadas sobre a bobina mvel, quando percorrida por uma corrente eltrica.

Para que o BMIP possa fazer a leitura das grandezas eltricas, ocorrem vrios efeitos que provocam a rotao da bobina, pois quando circula uma corrente eltrica pela bobina mvel imersa em um campo magntico, surge uma fora magntica na bobina.

Observaes:

S devem ser utilizados em medies que envolvam corrente contnua.

um instrumento polarizado, ento o sentido da corrente que circula pelo instrumento deve ser utilizado corretamente para que o ponteiro possa deslocar no sentido da escala.

Os valores medidos por instrumentos de bobina mvel e im permanente, representam o valor mdio da grandeza.

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Instrumento de baixo consumo de energia

Alta Sensibilidade

Escala Linear

Bom amortecimento

Baixa resistncia interna

Instrumento delicado Escala com Diviso Linear

A escala linear a escala em que suas divises tm as mesmas dimenses para a mesma variao da grandeza medida. So escalas em que o torque aplicado sobre o ponteiro varia de forma diretamente proporcional a variao da grandeza medida. A escala com diviso linear, a mais adequada para medies de grandezas eltricas. Esta escala normalmente usada em instrumento de construo BMIP.

3.1.2 Instrumento de Ferro Mvel Os instrumentos tipo Ferro Mvel tm grande utilizao em circuitos CC e CA, com grandes vantagens econmicas, em virtude do baixo custo de aquisio. Os instrumentos de ferro mvel so bsicos, com grande utilizao para medio de grandezas industriais, onde sua aplicao mais comum que os instrumentos de bobina mvel e im permanente. As principais vantagens dos instrumentos de ferro mvel so: robustez, construo e manuteno mais simples e, no caso de ampermetros, pode fazer medio de intensidade de correntes mais elevadas sem a utilizao de acessrios. O instrumento de ferro mvel tem sua utilizao na medio de valores eficazes, restrita a freqncias compreendidas entre 15 e 100Hz, podendo tambm ser utilizado em corrente contnua, mediante tratamentos especiais nas peas de ferro do sistema.

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Ferro Mvel com Lminas Concntricas

Quando circula uma corrente pela bobina, as lminas ficam magnetizadas de tal forma que elas sofrem uma repulso, provocando o deslocamento do ponteiro. Com o movimento do ponteiro o dispositivo antagnico atua at que os momentos eltrico e mecnico se igualem e o ponteiro pra indicando a leitura. Tipo de Repulso O instrumento de ferro mvel tipo repulso possui duas lminas e quando a bobina percorrida pela corrente, as lminas fixa e mvel magnetizam-se com a mesma polaridade, repelindo-se e provocando o deslocamento do ponteiro, at o equilbrio do sistema. O instrumento de ferro mvel possui uma bobina percorrida por uma corrente eltrica, formando um campo magntico. Como existe uma pea metlica no interior da bobina, esta se movimenta em funo da maior concentrao de linhas de fora. Os instrumentos de ferro mvel medem valores eficazes das grandezas eltricas de corrente alternada, porm, podem ser utilizados em sistemas de corrente contnua. Escalas dos instrumento

O momento eletromagntico do sistema de ferro mvel aumenta com o quadrado da corrente e depende de sua posio angular devido variao da induo da bobina. Normalmente a escala do instrumento de ferro mvel quadrtica, mas a escala pode ser modificada atravs de algumas alteraes no instrumento, tais como: - Forma de ferro do sistema. - Variao da posio entre as duas peas de ferro em relao a seu ngulo de giro. - Qualidade do material das peas de ferro.

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- Duas ligaes do circuito, principalmente no que se refere aos resistores adicionais. As escalas podem ser dos tipos:

- Quadrtica tpica de instrumentos industriais.

- Linear ou aproximadamente linear utilizada em instrumentos de

laboratrio.

Escala Quadrtica

A escala quadrtica a escala cujo instrumento possui conjugado proporcional ao quadrado da grandeza medida.

Alguns equipamentos sofrem modificaes no sistema fixo-mvel para que a escala se aproxime da escala linear, ou para fazer com que o deslocamento do dispositivo restaurador no seja proporcional ao deslocamento do ponteiro.

Escala com diviso ampliada.

O instrumento com escalas de divises ampliadas devem ser utilizados para medies de grandezas que no necessitam de uma preciso muito apurada, e o sistema est sujeito a variaes sbitas, geralmente em instrumentos de painel onde as leituras podem ser feitas a distncia.

3.1.3 INSTRUMENTO ELETRODINMICO

Os instrumentos eletrodinmicos so especficos quando h necessidade de relacionar duas ou mais grandezas eltricas, como ocorre na medio de potncias. Estes instrumentos so baseados na ao mltipla de dois campos magnticos criados por duas bobinas, atravs das quais circulam correntes eltricas. Por uma das bobinas circula a corrente eltrica principal do circuito (corrente de carga), que chamada de bobina de corrente. Pela outra bobina, circula a corrente eltrica que varia em funo da d.d.p. aplicada na carga, que chamada de bobina de tenso. Portanto, o instrumento eletrodinmico composto por uma bobina de tenso, que fica ligada em paralelo com o circuito e por uma bobina de corrente que fica ligada em srie com a carga. A interao dos campos magnticos criados pelas bobinas provoca o deslocamento do ponteiro, que esta fixado na bobina mvel, indicando o valor da grandeza a medir.

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Os instrumentos eletrodinmicos podem ser construdos com ou sem ncleo de material ferromagntico no interior da bobina mvel, e tambm possuir bobinas cruzadas. O instrumento eletrodinmico possui uma bobina fixa e outra bobina mvel, sendo uma bobina de corrente e a outra de tenso. Normalmente a bobina fixa a bobina de corrente, composta de poucas espiras e condutor com seo grande e a bobina mvel, de tenso, composta por muitas espiras e de condutores de seo pequena.

3.1.4 INSTRUMENTO DE IM MVEL O instrumento de im mvel possui um ou mais ims que se deslocam quando a bobina percorrida por uma corrente eltrica. O instrumento de im mvel s pode ser utilizado em corrente contnua. Obs: Semelhante ao instrumento de bobina mvel, porm o im permanente. 3.1.5 INSTRUMENTO TRMICO O instrumento trmico construdo com fio aquecido, onde a circulao de corrente provoca a dilatao do fio, provocando o deslocamento do ponteiro. 3.1.6 INSTRUMENTO BIMETLICO O instrumento bimetlico constitudo por dois metais que se deformam quando percorridos por uma corrente e provocam o deslocamento do ponteiro sobre a escala. Ex: medidor de demanda de potncia. 3.1.7 INSTRUMENTO DE INDUO

O instrumento de induo funciona baseado na induo eletromagntica,criada por

indutores, para que a corrente induzida nas partes condutoras dos instrumentos possa

fazer a medio da grandeza desejada. Ex. medidor de energia eltrica,

instrumento alicate, frequencmetro, etc.

3.1.8 INSTRUMENTO ELETRNICO

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Os instrumentos eletrnicos fazem as medidas atravs de circuitos eletrnicos que quando submetidos a um determinado sinal de uma grandeza eltrica, indicam em um display o valor da grandeza medida.

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Simbologia

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Exemplo:

instrumento de ferro mvel, para medio em corrente contnua e alternada. Deve ser utilizado com o mostrador na posio horizontal, tenso de ensaio 2kV. CATEGORIA DE MEDIO

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4. INDICADORES ANALGICOS E DIGITAIS 4 .1 INDICADOR ANALGICO

Foram bastante utilizados, e os de medidas eltricas utilizam princpios fsicos, tambm podem ser utilizados em sensores eletrnicos e demais grandezas eltricas.

4.2 INDICADOR DIGITAL

Os indicadores digitais vm substituindo paulatinamente os indicadores analgicos em diversas aplicaes. O desenvolvimento de mostradores digitais uma rea extremamente dinmica nos dias atuais, surgindo constantemente novas solues, empregando novos materiais e novas metodologias. Os dois mostradores mais utilizados atualmente: Display de 7 segmentos do tipo com LED (diodo emissor de Luz) ou do tipo LCD (cristal liquido). Em ambos os segmentos so dispostos adequadamente formando um oito.

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Teoria da tecnologia LCD O termo cristal lquido utilizado para descrever o uma tecnologia que utiliza uma substncia entre o estado lquido e slido, mas que exibe propriedades de ambos. Estas molculas ativas no meio fluem como um lquido, dependendo da temperatura e da natureza da substncia, estes cristais lquidos podem existir em diferentes fases. Neste estado as molculas podem apresentar variados nveis de ordem molecular (ex.: ordem orientacional e ordem posicional). Tipicamente um cristal lquido de molculas alongadas podem alinhar-se paralelamente entre si segundo uma direo que se pode definir por um pseudo-vector que se designa por nemtico.

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O cristal lquido influenciado por uma corrente eltrica, Aplicando uma corrente eltrica em cristais chamados de twisted crystals, estes so alinhados em vrios graus, dependendo do valor da corrente ou tenso aplicada. A estrutura de um cristal lquido apresentada a seguir:

Onde:

A) Espelho: reflexo (6) B) Vidro: com um filme de polarizao no lado mais interno, e uma

superfcie de eletrodo comum (5). C) Oxido de ndio-estanho no lado mais externo e a superfcie de eletrodo

comum abrange toda a rea do LCD (4). D) Camada com o cristal lquido (3). E) Um eletrodo na forma do retngulo, horizontal ou vertical (2). F) Filme de polarizao formando um ngulo reto com B (5).

O display de cristal lquido largamente utilizado em calculadoras, relgios de pulso, instrumentos de medidas e displays de microcomputadores. Os displays de cristal lquido classificam-se em:

De segmento

De matriz de ponto Display de segmento

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apropriado para indicaes numricas, que so smbolos formados por segmentos separados. Veja, a seguir, o display de segmento ou numrico de 3 dgitos.

Display de matriz de ponto

O display de matriz de pontos apropriado para indicaes alfanumricas cujos smbolos so formados sobre uma matriz de pontos.

Princpio de Funcionamento O eletrodo ligado a uma fonte de energia, quando no existe uma corrente, a luz que entra atravs da parte frontal do LCD reflete no espelho e retorna de volta para fora.

Mas quando a bateria fornece corrente aos eletrodos. Os cristais lquidos entre o eletrodo plano e o eletrodo em forma de um retngulo, atuam de forma a fluir de maneira alinhada. Exibindo uma rea preta na tela ou cinza.Lembre, materiais de cristal lquido no emitem luz prpria

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Exerccios

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Problemas

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PROBLEMAS DESAFIO

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RESPOSTAS DOS PROBLEMAS DESAFIO

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5. MEDIO DE RESISTNCIA ELTRICA

A resistncia eltrica pode ser definida como a relao entre a diferena de potencial e a corrente que circula entre dois pontos do circuito. R=V/I Isto sugere que a resistncia pode ser determinada a partir da medio da tenso (V) criada quando uma corrente conhecida circula no circuito. Os instrumentos de medio baseados neste mtodo so os ohmmetro analgicos e digitais. Outro mtodo de medio da resistncia baseia-se na utilizao da Ponte de Wheatstone. Os ohmmetro podem ser do tipo srie ou derivao. O segundo, tambm chamado de mtodo Volt-ampere, se divide em mtodo Volt-ampere montante e mtodo Volt-ampere jusante. O mtodo a empregar depende do valor da resistncia a medir e da preciso desejada. 5.1 Ohmmetro analgico de srie O ohmmetro srie leva este nome por possuir uma bateria ligada em srie com o elemento indicador e a resistncia a ser medida. Quanto ao seu funcionamento, o ohmmetro srie pode ser visto como um ampermetro ligado em srie com uma bateria e um resistor de caractersticas conhecidas e estveis. O ampermetro possui resistncia de derivao ajustvel, para que a corrente circula no indicador corresponda ao fundo de escala do ampermetro quando os terminais do ohmmetro forem curto-circuitados. Portanto esta configurao mede o desvio de corrente com relao indicao mxima do medidor, correspondente a uma resistncia zero entre os terminais. A necessidade do mecanismo de ajuste de zero justificada pela variao da queda de tenso na resistncia interna da bateria, que depende da resistncia ligada ao ohmmetro e pela perda de capacidade que a bateria apresenta com o tempo de uso. A figura a seguir mostra o esquema de ligao dos componentes de um ohmmetro srie analgico.

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5.2 Ohmmetro analgico Derivao ou Mtodo Volt-ampere

Neste ohmmetro o resistor sob medio, elemento indicador e bateria

soligados em paralelo. Esta configurao mais utilizada para medida

de resistncias com baixos valores. A montagem deste ohmmetro pode

ser feito atravs de dois mtodos. O mtodo Volt-ampere montante e

mtodo Volt-ampere jusante.

5.2.1 Mtodo Volt-Ampere Jusante

O mtodo Volt-Ampere a jusante um dos mtodos indiretos para a

medio de uma resistncia. Utilizamos para isso, um ampermetro e

um voltmetro. Com a leitura desses dois instrumentos, podemos ter

determinar a resistncia desconhecida Rx:

Jusante

Montante

O mtodo Volt-Ampere a montante o outro mtodo indireto para a

medio de uma resistncia. Utiliza-se tambm um ampermetro e

um voltmetro. Com a leitura desses dois instrumentos, pode-se

determinar a resistncia desconhecida Rx.

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5.3 Ponte de Wheatstone

Atualmente, a ponte de Wheatstone bastante usada para artificiosos circuitos sensores. Em alguns casos deve ser medido a diferena entre a variao de termistores. Neste caso a vantagem da ponte de Wheatstone que s diferenas de temperatura entre os dois sensores colocaro a ponte fora de equilbrio. Como exemplo tem-se o funcionamento do varimetro, que detecta mudanas na presso no ar devido, por exemplo, a variaes de altitude. Este circuito utiliza dois termistores NTC, cada um deles medindo a temperatura do fluxo de ar que se movimenta sob a diferena de presso ocasionada pela alterao de altitude de um planador, por exemplo.

6. Medidores para sinais alternados O projeto de medidores para sinais alternados segue basicamente a mesma lgica utilizadas no projeto de instrumentos c.c., exceto na utilizao dos indicadores. Quanto ao tipo de medio os voltmetros e ampermetros c.a. mais utilizados, podem ser classificados em duas categorias principais:

Medidores com retificao de sinal

Medidores RMS Verdadeiro True RMS

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Ampermetros e voltmetros c.a. podem ser projetados com indicador de bobina mvel associado a um conversor ca-cc(retificador), conforme mostra de forma simplificada a figura abaixo.

O uso do retificador necessrio, pois conforme discutido anteriormente, os indicadores de BMIP respondem ao valor mdio do sinal aplicado e portanto insensveis a sinais c.a. As vantagens desta configurao so: simplicidade, alta sensibilidade do indicador BMIP e o baixo custo. A maior parte dos multmetros de baixo custo utilizam esta soluo para medio de tenses e correntes c.a. A principal desvantagem, que, o instrumento com retificador responde ao valor mdio do sinal retificado e no ao valor rms. Se o instrumento for especificado para medio de um nico tipo de forma de onda, isto no constituir problema significativos, bastando projetar a escala de acordo com a ralao entre ambos os valores (RMS e mdia). O problema torna-se significativo quando utiliza-se o mesmo instrumento par medio de sinais alternados de diferentes formas de onda. Sinais diferentes apresentam valor diferente entre o valor mdio retificado e o valor RMS. Outro problema grave do instrumento retificado a no linearidade acentuada para sinais de baixo valores devido a regio de corte dos diodos retificadores. Por isto, diodos de germnio so utilizados quando as tenses envolvidas possuem valores baixos. Apesar dos problemas, a retificao tem sido o principal mtodo para medio de sinais alternados senoidais. Medidores Amplificados O problema de no linearidade supracitada pode ser melhorada significativamente com emprego de amplificadores eletrnicos. Alm disso, a carga sobre o sinal reduzida por conseqncia da alta impedncia de entrada dos amplificadores.

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A figura a seguir mostra um retificador utilizando o amplificador.

A retificao de onda pode ser utilizada tanto em instrumentos digitais como em analgicos. A figura a seguir mostra o diagrama de um medidor digital com retificao de onda. Neste esquema a retificao efetuada por um detector de pico, e o instrumento indica valores correspondentes a amplitude do sinal (valor de pico).

A adaptao do circuito para medio de valores rms pode ser implementada com a utilizao de um atenuador com ganho Av=0,707 (relao entre o valor rms e o valor de amplitude de um sinal senoidal) entre o retificador e o indicador. O projeto de voltmetros e ampermetros c.a. bastante similar ao de medidores c.c. A diferena que o fator de forma deve ser levado em conta no calculados resistores do seletor de escalas.

6.2 Medidores RMS verdadeiro Medidores eletrodinmicos e Ferro mvel

Vimos anteriormente que o eletrodinmico um dispositivo tambm de bobina mvel, onde o movimento do indicador resultado da interao dos campos magnticos alternados gerado pela circulao de corrente em uma bobina mvel e duas metades de bobinas fixas. Nestes indicadores, a resposta proporcional ao valor rms do sinal. Para a construo de voltmetros e ampermetros, a mesma corrente deve circular pelas duas bobinas gerando as duas componentes de campo magntico que movimentaro o ponteiro, assim, nestes medidores, as bobinas so ligadas em srie.

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7. INSTRUMENTAO

7.1 Princpios Bsicos de Transduo

Transdutor pode ser definido como o dispositivo que converte energia de um domnio para outro. Ex: Mecnico - Eltrico. Estes podem ser encontrados nos estgios de entrada ou de sada dos sistemas de medida. Os transdutores de entrada dos sistema de medida denominam-se sensores e convertem uma quantidade fsica ou qumica de entrada em outra na sua sada. Os transdutores de sada dos sistema de medida denominam-se atuadores e convertem uma quantidade (geralmente eltrica) de entrada numa outra fsica ou qumica na sua sada. A funo de um transdutor pode ser descrito de diversas formas, destaco duas formas usuais:

Estrutura Funcional: onde se descreve o mtodo adotado para realizar a

medida atravs de funes ou estruturas bsicas.

Estrutura Orgnica: onde se apresenta a funo do sistema de medida atravs da implementao fsica de grupos de funes ou estruturas bsicas.

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7.2 Transdutores pticos Elementos pticos e Fotosensveis 7.2.1 Clulas Fotocondutoras Estas clulas so resistores dependentes da iluminao. Neste caso um eltron que absorve um fton de frequncia pode ser levado da banda de valncia para a banda de conduo de um semicondutor, aumentando a condutividade deste material.

7.2.2 Fotoacopladores (Leitor de Cdigo de Barras)

Um fotoacoplador um dispositivo que consiste de um elemento emissor de ftons cujo fluxo acoplado atravs de uma isolao transparente a um certo tipo de dispositivo fotodetetor. O elemento emissor pode ser uma lmpada de Non ou incandescente ou um LED (Diodo emissor de luz). Os dispositivos fotodetetores podem ser um fotocondutor, um fotodiodo ou um fototransistor. Fotoacoplador usado para a leitura de cdigo de barras que utiliza um diodo emissor de luz infravermelho e um fotodiodo como detetor, montados de forma adequada para receber luz refletida atravs de lentes esfricas.

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7.2.3 Fibra ptica ndice de Refrao n=c/v c -> velocidade da luz no vcuo v -> velocidade

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Existem diversos tipos de fibras desde o ponto de vista de variao do ndice de refrao do material, uma muito usada a fibra com ndice degrau onde os coeficientes do ncleo e casca so constantes.

Sensores utilizando fibra ptica Este utilizam a interrupo de um caminho tico para efeitos de transduo

Deteco de Intensidade de Modulao Ocorre uma modulao (usando-se microdobraduras, refletores ou mascaras.)de intensidade luminosa durante sua passagem por uma fibra

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Deteco de frequncia tica modulada

A modulao de frequncia tica acontece principalmente pelo efeito Doppler, que permite sua utilizao para fins de transduo Ex. Anemmetro Doppler