SENSORES e Instrumentação

Apresentação em tema: "SENSORES e Instrumentação"— Transcrição da apresentação:

1 SENSORES e Instrumentação
Titular: Prof. Osvaldo Ishizava

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*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 MEDIA ≥ 6, APROVADO !!!

5 Introdução Fundamentos teóricos da Instrumentação eletrônica

6 Informação e medição

7 Informação e medição

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 Transdutor

13 MOTIVAÇÃO DA DISCIPLINA
Bancadas de automação Festo - Processos

14 INTRODUÇÃO SISTEMA DE MEDIÇÃO

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

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

17 TRANSMISSOR

18 Geração de tensão ou intensidade Variação de resistência
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: + v i R i
Potenciômetro; LDR; Strain-Gage. v i 1/R = G R

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

23 Classificação dos Sensores

24 Classificação dos Sensores

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

29 Características Estáticas
V(v) 2 4 6 8 1 3

30 Características Estáticas

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 Erros randômicos • Erros sistemáticos • Erros absolutos
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 bias Características Estáticas

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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41 HISTERESE Expressa-se em percentagem do span do instrumento. Deve-se destacar que a expressão zona morta está incluída na 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
t(s) T(graus) Sensor Temperatura Real 63,2% Dinâmica 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
Forma pela qual o processo se comunica com o sistema de controle; Transformam uma informação física em um sinal eletrônico; Praticamente todos os parâmetros físicos podem ser medidos através de sensores e transdutores;