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Controlo de Processos:Revisao (Transdutores/Sensores (Caracts. Principais…
Controlo de Processos:
Revisao
Transdutores/Sensores
Sinal Discreto
Digital
Sensores de proximidade
Indutivos
Mats. metálicos
Capacitivos
Metálicos e nao metálicos
Fotoeléctricos
Sinal contínuo
Analógico
Sensor de posição/deslocamento
Potenciómetro
Resolução = espaçamento do enrolamento
Precisão depende do fabrico
Existem versões rotativas
Modo de operação simples
Barato
LVDT (Linear Variable Differencial Transformer)
Medição sem contacto
Resolução infinita
Elevada repetibilidade
Robusto
Elevada freq. de resposta
Medição absoluta
Encoders
Tacógrafo
Os pulsos são contados para indicar deslocamento
Não é possível determinar a dir. do movimento
Não fornece a indicação da origem - só mede movimento relativo
Encoder absoluto
Várias pistas: 2^n_bits
Cada pista tem uma fonte luminosa e detector
Cada pista/pos. tem um código binário
A pos. absoluta é determinada pela combinação de valores de cada pista
Encoder Incremental
3 pistas (track) - uma delas é a refª
Cada pista tem uma fonte luminosa e detector
Indica dir. de movimento mas não a origem
Só mede movimento relativo
Sensor de força
(célula de carga)
Princípios normal/ utilizados
Equilibrar a força com
uma massa conhecida
Aplicar a força a um corpo elástico
e medir a sua deformação
Usar um trandutor de posição
para medir deslocamento total
Usar um extensómetro para medir as variações de comprimento do corpo submetido a deformação (alteração de resistência eléctrica)
Circuito utilizado:
Ponte Wheatstone
1/4 Ponte
1/2 Ponte
Ponte completa
Principais caracteristicas
Elevada freq. de resposta (até 100 kHz)
Podem operar de 7K-1500ºC - utilizando técnicas especiais para adesão
Utilização em ambientes difíceis, p. ex., monitorizar deformações em condutas submarinas
Baixo custo
Medir a mudança em freq. dum
arame tensionado por uma força
Sensor de pressão
Princípio
Os dispositivos são elásticos
Podem mudar a forma e a dim. em f(P)
Medição da alteração de forma/dim. por
transdutor de posição ou por extensómetros
Sensor de aceleração
(acelerómetro)
Baseado no princípio de funcionamento massa-mola-amortecedor
o mov.to relativo da massa à estrutura é proporcional à aceleração
São usados vários tipos de
transdutores para medir este mov.to
Piezoléctrico
Uma carga eléctrica é gerada proporcionalmente
a uma F ou P aplicada
Principal vantagem: Elevada freq. em resposta
Temperatura
Principios + utilizados
Expansão térmica
(mudança em forma e dim. c/ a T)
Termopares
(produção de emf (tensão eléctrica) qd na junção de
2 arames de metais diferentes se varia a temperatura)
Dispositivos resistivos (alteração da R eléctrica c/ a T)
Termoresistências (RTD)
Aumento de R c/ T
Intervalo de utilização: 270-630ºC
Platina, Cu, Ni
R(T) = R(T0)(1+alpha(T-T0))
Vantagens
Não tem lim. de dist. de operação
Permite utilizar em qq ambiente c/ a protecção adequada
Boas características de reprodutibilidade
Substitui o termopar com grandes vantagens em alguns casos
Desvantagens
Sao + caras que os termopares
Menos resistentes a erros de operação
Tmax = 630ºC
É necessario q todo o corpo esteja a T uniforme para medir correcta/
Tempo de resposta longo
Termistores
(Diminuição/Aumento de R c/ T)
Resistências sensíveis à T constituída por semicondutores
NTC - Negative Temperature Coefficient
PTC - Positive Temperature Coefficient
Gama de T: -100/300ºC
Extremamente sensíveis
Erro: +-0.01ºC
Radiação
(medição da emissão de radiação térmica)
Pirómetro
Sequencia Aquisição
meio a medir
grandeza medida
elem. sensitivo primário
elem. de conversçao
elem. de manipulação
elem. de transmissão
elem. de apresentação
Ex: Termómetro de gás
fluído (água, p.ex.)
T
ampola
ampola
Mecanismo
Tubo de Bourdon
Escala e ponteiro
Caracts. Principais
Freq. de Resposta
caract. dinâmica
Gama de Medida
diferença entre o val. min.
e máx. que pode ser medido
Fundo de escala
diferença entre os vals. de saída qd aplicado à sua
entrada o val. min. e máx. da gama de medida
Precisão
designa a reprodutibilidade da medição da mesma variável
Exactidão
diferença entre o valor medido e val. real da var.
Resolução
val. min. da var. que o sensor é capaz de medir
Sensibilidade
alteração da saída
em função da entrada
S = DeltaS/DeltaE
Histerese
diferença na saída para a mesma entrada qd se realizam ensaios em forma de ciclo - partindo do min. ao max. e vice-versa
Factor de calibração
razão entre os vals. de saída e de entrada do sensor
(designada por curva de calibração)
Linearidade
a saída dum sensor é linear se for directamente
proporcional à entrada em toda a sua gama de medida
Saturação
lim. a partir do qual o sensor deixa
de responder correctamente
Caracs. Secundárias
Massa
reduzida ao max. especialmente
se o sist. a medir for dinâmico
para não alterar de forma
significativa o seu funcionamento
Amarração
modo de fixação ao processo a medir
Dimensões
espaço disponível para a sua instalação
Fiabilidade
Durabilidade
Manutenção
Preço
Robustez
Classes Sinais medidos
Mecânicos
Deslocamento
Posição angular
velocidade
acel.
F
P
Binário
Caudal, etc.
Térmicos
T
Fluxo térmico, etc.
Eléctricos
V
I
R
indutância
Freq.
Magnéticos
Fluxo
Permeabilidade
Radiação
Intensidade
Fase
Polarização
transmitância
Químicos
composição
concentração
pH
oxidação