1 Dia 4 de setembro Fontes: Cap. 4 Introdução à automação Cap. 5 sistemas de controle industrial PROFa. Giovana Savitri Pasa

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1 1 Dia 4 de setembro Fontes: Cap. 4 Introdução à automação Cap. 5 sistemas de controle industrial PROFa. Giovana Savitri Pasa giovanapasa@producao.ufrgs.br 2012-2 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014

2 Automação – utilização de tecnologia para realizar um processo ou procedimento sem a assistência humana 2 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014

3 3 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 Tipos de Variáveis: 1)Contínuas 2)Discretas

4 4 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 1)contínuas: são definidas para qualquer valor no intervalo considerado ex.: tensão, temperatura

5 5 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 2) Discretas Pode assumir somente determinados valores dentro do intervalo considerado. Podem ser: 2.1 Discretas não-binárias 2.2 Discretas binárias

6 6 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 2.1 Discretas não-binárias Podem assumir uma gama limitada de valores num determinado intervalo. Ex.: número de peças na manutenção a cada hora do dia horário (h)

7 7 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 2.2 Discretas binárias Pode assumir somente dois valores ao longo do tempo (ligado- desligado; 0-1 desligado ligado

8 8 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 3. Tipos de variáveis 3.1 Analógicas 3.2 Digitais

9 9 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 3.1 Analógicas São variáveis contínuas que são análogas a uma variável de interesse. Ex.: A tensão medida no termopar é proporcional à diferença de temperatura entre as duas junções

10 10 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 3.2 Digitais Sinais digitais são uma combinação de sinais lógicos e podem ser apresentados em diversas combinações:

11 11 PROFa. Giovana Savitri Pasa giovanapasa@producao.ufrgs.br 2012-1 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 4- conversão analógica - digital

12 12 PROFa. Giovana Savitri Pasa giovanapasa@producao.ufrgs.br 2012-1 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 pulsos modulados em amplitude 6,8 V

13 13 ENG 09014 Metodo de aproximação sucessiva Tem-se uma voltagem de referência 5 Volts Valor a ser convertido é 6,8 a)6,8>5 então bit=1 b)6,8-5= 1,8 c)1,8>2,5 falso entao bit=0 d)1,8>1,25 entao bit=1 e)1,8-1,25=0,55 f)0,55>0,625 falso entao bit=0 g)0,55>0,312 entao bit=1 h)0,55-0,312=0,238 i)0,238>0,156 entao bit=1 Usamos 6 bits Entao 6,8 v decimal passou a 101011 em digital Para conferirmos: 1*5+0*2,5+1*1,25+0*0,625+1*0,312+1*0,156=6,718 v

14 14 ENG 09014 Dúvida: 6,8 v decimal passou a 101011 em digital ?? Para conferirmos: 1*5+0*2,5+1*1,25+0*0,625+1*0,312+1*0,156=6,718 v A dúvida que surgiu em aula: Se convertemos 101011 para binário: Trata-se de uma questão de escala, por termos utilizado um dispositivo físico com tensão de referência de 5 volts. Veja a seguir:

15 15 ENG 09014

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17 17 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 Sistemas de controle: Tipos: a)contínuo b) discreto

18 18 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 a)sistema de controle contínuo Exemplo: Saída de uma reação química que depende de temperatura, pressão e vazão de entrada de reagentes

19 19 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 b) sistemas de controle discreto Neste caso, as variáveis são modificadas em momentos discretos do tempo. As mudanças são ocasionadas por eventos ou pela passagem do tempo http://www.youtube.com/watch?v=wg8YYuLLoM0

20 20 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 SENSORES Existe uma ampla variedade de medidores usados na manufatura Medidor = SENSOR + TRANSDUTOR SENSOR detecta uma variável física de interesse, por exemplo: - pressão, temperatura, força TRANSDUTOR transforma essa variável em outro tipo de energia

21 21 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 TRANSDUTOR transforma: - temperatura em uma corrente - pressão em uma voltagem - força em uma voltagem - voltagem em rotação

22 1- Chave bimetálica - - são duas lâminas de metal de coeficientes de dilatação diferentes coladas juntas; - a uma mesma temperatura, o metal que se dilatar mais provocará uma curvatura no outro metal; - as mudanças de temperatura provocam a abertura ou fechamento de um contato. SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 22

23 Chave bimetálica - pode desligar um equipamento por ter atingido uma temperatura muito alta (segurança) SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 23

24 I - 24 2- Tacômetro É um gerador que produz uma tensão proporcional à velocidade medida. Aplicações: - manter a rotação de um equipamento em níveis desejados; - acionar frenagem de segurança, etc SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 24

25 3 - Dinamômetro Capaz de medir forças. Deformação pela força Voltagem SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 25

26 Efeito piezoelétrico - Fenômeno observado em cristais nos quais deformações mecânicas provocam polarizações elétricas seguindo determinadas direções. Medir pressão, força... Piezo - Unidade de medida de pressão: a pressão exercida por uma força de 10 3 que age perpendicular e uniformemente sobre uma área de um metro quadrado. Vale 10 3 N/m 2 SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 26

27 4- Bóia Simples dispositivo que flutua sobre um fluido. Transmite um ângulo de inclinação do braço a que está preso. Essa inclinação tem uma relação com o nível de fluido. SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 27

28 4- Bóia SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 28

29 5 - chave de fim de curso Transforma uma posição limite num tensão, acionando um contato. Ex. alimentador SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 29

30 6 - encoder ótico Usado para medir uma velocidade. Consiste de um disco com ranhura, o qual separa uma fonte de luz de uma fotocélula. SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 30

31 6 - encoder ótico Na medida em que o disco gira, ele transforma a luz em pulsos com freqüência maior ou menor, dependendo da velocidade. Velocidade freqüência de pulsos SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 31

32 7 - sensor fotoelétrico Consiste de um emissor - fonte de luz - e de um receptor - célula fotoelétrica. - Acionado por continuidade - Acionado por bloqueio Luz voltagem SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 32

33 8 - Arranjo fotoelétrico Consiste de um arranjo de sensores fotoelétricos. Serve para indicar a altura ou largura de um objeto, na medida em que o objeto irá bloquear alguns dos sensores do arranjo. dimensão voltagens SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 33

34 9 - Potenciômetro Consiste de um resistor e de um contatoo deslizante. A posição do contato se transforma numa resistência. posição resistência SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 34

35 10 - Strain gage O tensionamento físico é transformado numa variação de resistência. tensão resistência SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 35

36 11 - Termistor Na medida em que aumenta a temperatura do material (semicondutor) diminui a resistência. temperatura resistência SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 36

37 12 - Termopares Termômetro, especialmente para altas temperaturas. temperatura voltagem SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 37

38 12 - Termopares Baseia-se no fenômeno observado por Seebeck, estudado por Peltier e Thomson p.31 A diferença de temperatura entre as junções de dois metais diferentes gera uma diferença de potencial (voltagem) entre essas junções. SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 38

39 12 - Termopares A diferença de potencial (voltagem) é proporcional à temperatura. Uma das extremidades na fonte de calor a ser medida e outra na temperatura ambiente ou de referência. Pequena voltagem - é amplificada. SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 39

40 Características desejáveis dos dispositivos de medição A) Alta Acurácia - A medida deve conter um erro pequeno e sistemático em relação ao valor real B) Alta Precisão - A variabilidade aleatória ou ruído devem ser baixos. SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 40

41 C) Resposta rápida Capacidade do dispositivo de responder rapidamente às mudanças na variável medida. D) Facilidade de calibração - estabelecer a relação entre a variável de saída e o que se deseja medir SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 41

42 E) Mínimo drift - drift é a tendência a descalibrar com o tempo F) Alta confiabilidade - robusto para operar em ambientes agressivos, sem gerar falhas G) Baixo custo, em relação ao benefício SISTEMAS PRODUTIVOS IIENG 09014 42