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Titular: Prof. Osvaldo Ishizava SENSORES e Instrumentação.

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1 Titular: Prof. Osvaldo Ishizava SENSORES e Instrumentação

2 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.. Objetivo Analisar 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.

3 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

4 CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO MEDIA ≥ 6,0 APROVADO !!! A nota final será calculada pela fórmula: M= 0,35*P 1 + 0,35*P 2 + 0,3*T Onde: M = média final P 1 = primeira prova P 2 = segunda prova P 3 = 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 P 1 e P 2. A nota T é a média aritmética dos trabalhos. As provas P são realizadas sem consulta

5 Introdução Fundamentos teóricos da Instrumentação eletrônica

6 Informação e medição

7

8 Unidades

9 Sistema geral de medida

10 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

11 Transdutor

12

13 MOTIVAÇÃO DA DISCIPLINA Bancadas de automação Festo - Processos

14 SISTEMA DE MEDIÇÃO INTRODUÇÃO

15 CONDICIONADOR MOSTRADOR OU REGISTRADOR Display, datalogers, CLP, ECU, Instrumentos de medida (tensão, corrente, resistência)

16 Sistemas de sensoriamento Indicador Gravador Transmissor Controlador Sensor ou Transdutor Condicionador do Sinal Mensurando Fonte de energia (ocasional) Fonte de energia (usual) Calibração

17 TRANSMISSOR

18 Principais efeitos físicos utilizados em transdutores elétrico/eletrônicos Geração de tensão ou intensidade Variação de resistência Variação de capacitância Variação de indutância

19 Eletrônica Básica Resistor –Resistores Variáveis: Potenciômetro; LDR; Strain-Gage. R R v i + - v i 1/R = G

20 Eletrônica Básica Indutor Capacitor v i L C v i

21 Classificação dos Sensores Passivos (auto alimentados) x Ativos (alimentação externa) Introdução à Automação Industrial - Prof. Adilson Gonzaga

22 Classificação dos Sensores

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25 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 - Inteligentes Comunicação em rede

26 Exemplos de Transdutores

27 Especificação técnica de um sensor Características Estáticas Características Dinâmicas

28 Faixa de atuação; Resolução; Span; Sensibilidade; Histerese; Erro; Precisão; Relação sinal/ruído (SNR); Estabilidade; Isolação; Deriva (drift); Zona Morta. Características Estáticas

29 V(v) Características Estáticas

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31 V(v) 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.

32 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.

33 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

34 Características Estáticas bias

35 Características Estáticas

36 Relação Exatidão e Precisão

37 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)

38 Offset Define-se como o desvio de zero do sinal de saída quando a entrada é zero. Drift ou deriva do zero Descreve a mudança da leitura em zero do instrumento com o tempo.

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40

41 Expressa-se em percentagem do span do instrumento. Deve-se destacar que a expressão zona morta está incluída na histerese. HISTERESE

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43 ZONA MORTA É a máxima variação que a variável pode ter sem que provoque alteração na indicação ou sinal de saída de um instrumento.

44 Características Dinâmicas Dinâmica t(s) T(graus) Sensor Temperatura Real 63,2% f(hz) 1

45 Características Dinâmicas Atraso ou tempo morto t(s) Sensor Posição Real d X(m)

46 Características Dinâmicas

47 Automação Industrial

48 SISTEMAS AUTOMATIZADOS Evolução da Eletrônica; Substituição da tomada de decisão; Controles e auto-correções através de sensoriamento e ações similares a do ser humano.

49 VANTAGENS Repetibilidade (Garante qualidade?); Flexibilidade; Aumento da produção; Valorização do trabalho do ser humano.

50 CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS

51 CONTROLE AUTOMÁTICO X HUMANO Maior número de aquisições para processamento; Maior velocidade de processamento e decisão; Maior confiabilidade.

52 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;


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