instrumentação mecatrônica
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Sistemas de Detecção, Transdução e Medição de GrandezasTRANSCRIPT
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2 - Sistemas de Deteco, Transduo e
Medio de Grandezas
Nessa parte do contedo, estudaremos
os sistemas de deteco, transduo e
Medio de grandeza.
Quando falamos nesses conceitos, uma
classe de instrumentos vem a nossa
cabea: os Sensores.
E quanto aos transdutores? Qual a
diferea entre eles?
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Sensores e Transdutores
Sensores e Transdutores
Sensor: termo utilizado para um elemento
que produz um sinal relacionado a grandeza
medida.
Transdutor: elementos que, quando
submetidos a uma fsica, respondem com
outra variao associada.
Logo, todo sensor um transdutor,
podendo assim ser chamado
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Classificao quanto a
natureza do sinal de sada Os sensores e transdutores podem ser
classificados como analgicos ou digitais quanto ao sinal de sada.
Sensores/Transdutores Analgicos: Possui sinal de sada analgico, variando
continuamente e tendo tipicamente uma sada cuja amplitude proporcional amplitude da varivel medida
Sensores/Transdutores Digitais: Aqui podemos dividir em dispositivos discretos,
onde a sada dada por valores discretos on/off ou digitais, quando contamos esses pulsos on/off apresentando um valor digital ao fim
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Sensores Inteligentes
Existem ainda sensores chamados de inteligentes. Tais sensores contm, alm de um circuito de condicionamento de sinal, um microprocessador que efetua alguma outra funo, como eliminao de rudo ou efetuar clculos para melhorar a preciso das medidas. Tais sensores possuem padro IEEE 1451,
de forma que dispositivos nesse padro podem ser usados na forma plug-and-play
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Desempenho de um sensor
Podemos definir algumas propriedades que determinam o desempenho de um sensor:
1. Range e Span
2. Erro
3. Preciso
4. Sensibilidade
5. Erro de histerese
6. Erro de no linearidade
7. Repetitibilidade/reprodutibilidade
8. Estabilidade
9. Banda Morta/tempo morto
10. Resoluo
11. Impedncia de sada
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Desempenho de um sensor
Range e Span
Range ou faixa de operao so os limites
entre os quais a entrada pode variar.
Span ou alcance o valor mximo da
entrada menos o valor mnimo
Ex; Clula de carga que mede se 0 a
100kN tem span 100kN e resoluo 0-
100kN
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Desempenho de um sensor
Erro: dado pela diferena entre o valor
medido e o valor real da varivel.
Erro=valor medido-valor real
Ex: Um sensor de presso apresenta uma
presso medida de 39 psi quando na
verdade deveria ser 37psi
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Desempenho de um sensor
Preciso: define quanto o valor indicado
pode estar errado. Dado pela soma de
todos os erro mais a preciso para o
qual ele foi calibrado.
Ex: sensor de temperatura com preciso
de +- 1C. Isso significa que a medida
indicada poder mais ou menos 1C da
medida real
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Desempenho de um sensor
Sensibilidade: a relao que indica o
valor da sada por unidade de entrada.
Ex: um termmetro com sensibilidade de
0.1% a cada 1C de variao na entrada
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Desempenho de um sensor
Erro de histerese: o dispositivo pode
apresentar diferentes valores de sada
para a mesma entrada a depender se
aquele valor veio de uma variao
crescente ou decrescente da entrada.
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Desempenho de um sensor
Erro de no linearidade: ns consideramos
a variao da sada de um sensor como
sendo proporcional da entrada, sendo
assim teramos uma sada linear. Para
muitos dos caso no isso que ocorre na
prtica, desta forma precisamos fazer uma
aproximao do sinal de sada. O grfico a
seguir apresentam diferentes formas de
aproximao e o erro decorrente dessas
aproximaes
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Desempenho de um sensor
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Desempenho de um sensor
Repetitibilidade/reprodutibilidade: a capacidade
de o transdutor de fornecer a mesma sada para
aplicaes repetidas com o mesmo valor de
entrada.
Erro resultante dado pela variao da medida observada
dividido pelo range do sensor
Erro=valor mximo medidovalor mnimo medido
100
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Desempenho de um sensor
Estabilidade: capacidade de o
transdutor fornecer a mesma sada para
um valor constante de entrada ao longo
de um perodo de tempo. Tambm
chamado de deriva (drift).
Deriva zero est relacionado variao com
a entrada como sendo zero.
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Desempenho de um sensor
Banda morta e tempo morto
Banda morta a zona ou banda ou
espao morto a faixa de valores da
entrada para qual no existe sada.
Tempo morto o tempo que leva para o
transdutor responder a uma
determinada entrada
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Desempenho de um sensor
Resoluo: a menor variao na
entrada que provocar uma variao na
sada.
Ex: um potencimetro com resoluo de
0.5 no detectar variao menor que
essa.
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Desempenho de um sensor
Impedncia da Sada: Quando o sensor
fornece uma sada eltrica e esta ser
ligada a um circuito eletrnico, a
impedncia de sada influenciar no
circuito eletrnico
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Caractersticas estticas e
dinmicas
As caractersticas estticas esto
relacionadas resposta do transdutor
em estado estacionrio, aps a
aplicao de uma entrada.
As caractersticas dinmicas esto
relacionadas com o instante em que a
entrada varia e o instante em que a
sada do sensor entra em estado
estacionrio.
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Caractersticas estticas e
dinmicas
Tempo de resposta: Tempo decorrido
aps uma entrada constante (em
degrau) ser aplicada ao transdutor at o
instante em que o transdutor apresentar
um valor equivalente a 95% da sada
estacionria equivalente
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Caractersticas estticas e
dinmicas
Constante de tempo: Tempo necessrio
para o transdutor atingir uma resposta
correspondente a 63.2% da resposta
estacionria
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Caractersticas estticas e
dinmicas
Tempo de subida: tempo que o sensor
leva de sair de 10% para 90% da sua
resposta estacionria
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Caractersticas estticas e
dinmicas
Tempo de acomodao: tempo que a
sada gasta para se ajustar dentro de
alguma percentagem.
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