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Cap.06-Componentes de hardware para automação e controle de processos -…
Cap.06-Componentes de hardware para
automação e controle de processos
1. Sensores
Duas categorias básicas:
Analógicos
2.. Discretos
Um sensor é um transdutor, um dispositivo que converte uma variável física de uma forma em outra mais útil para a aplicação em questão
Função de transferência
A relação entre o valor do estímulo físico e o valor do sinal produzido pelo sensor em resposta ao estímulo
S = f(s)
onde S = sinal de saída, s = estímulo, e f(s) é a relação funcional entre eles
A forma funcional ideal é uma relação proporcional simples
S = C + ms
2. Atuadores
definição
Um atuador é um dispositivo de hardware que converte um sinal de comando controlador em uma mudança em um parâmetro físico
• Um atuador é um transdutor, visto que transforma um tipo de quantidade física em outro tipo de quantidade física
• O sinal de comando do controlador costuma ser de baixo nível e, portanto, um atuador pode demandar também um amplificador que
aumente o sinal até que ele seja capaz de acionar o atuador
• A mudança é normalmente mecânica (por exemplo, posição ou velocidade)
Tipos de atuadores
Atuadores hidráulicos
Utilizam fluido hidráulico para amplificar o sinal do comando do controlador
Atuadores pneumáticos
Utilizam ar comprimido como energia propulsora
Atuadores elétricos
Motores elétricos
Servomotor CC
Motores CA
Motores de passo
Solenoides
Conversão analógico-digital
Um ADC converte um sinal analógico contínuo de um transdutor em um código digital para ser usado pelo computador
ADC consiste de três fases:
Quantização – cada sinal analógico discreto é convertido a um dos números finitos dos níveis de amplitude previamente definidos
Codificação – níveis de amplitude discretos são convertidos em código
Amostragem – converte o sinal contínuo em uma série de sinais analógicos discretos a intervalos periódico
Etapas da conversão analógico-digital
de sinais analógicos contínuos do processo
Características de um ADC
• Resolução – é a precisão com a qual o sinal analógico é avaliado
• Método de conversão – meio através do qual o sinal analógico é codificado em um equivalente digital
• Tempo de conversão – o intervalo de tempo decorrido entre a aplicação de um sinal de entrada e a determinação do valor digital pelas fases de
quantização e codificação do procedimento de conversão
• Taxa de amostragem – taxa na qual os sinais analógicos contínuos são tomados ou pesquisados
Método de aproximação sucessiva
• Uma série de tensões de referência é sucessivamente comparada ao sinal
de entrada cujo valor é desconhecido
• A primeira tensão de referência é metade da faixa de trabalho do ADC
• Número de tensões de referência corresponde ao número de bits usados na codificação do sinal
• A comparacão do restante da voltagem de entrada com cada tensão de referência retorna um bit no valor 1,se a entrada exceder o valor de
referência, e 0, se a entrada for menor do que o valor de referência
• Os valores de bits seguintes, multiplica dos por suas tensões de referênciacorrespondentes, formam o valor codificado do sinal de entrada
Conversão digital-analógica
Converte a saída digital do computador em um sinal analógico contínuo que aciona um atuador ou outro dispositivo analógico
•
DAC consiste de dois passos
Exploração de dados – cada valor sucessivo é transformado em um sinal contínuo usado para acionar o atuador analógico durante o
intervalo de amostragem
Decodificação – saída digital é convertida em uma série de valores analógicos em momentos discretos de tempo
Dispositivos de entrada/saída
para dados discretos
Dados discretos que não são binários:
• Interface de contato de entrada – dados de entrada para o computador
• Interface de contato de saída – dados de saída do computador
Dados de pulso:
• Contadores de pulsos – dados de saída para o computador
• Geradores de pulsos – dados de saída do computador
Dados binários:
• Interface de contato de entrada – dados de entrada para o computador
• Interface de contato de saída – dados de saída do computador
Interfaces de contato
de entrada/saída
Interface de contato de entrada – séries de contatos que são abertos ou fechados para indicar o status de dispositivos binários individuais como chaves fim-de-curso e válvulas
– Também pode ser usada na entrada de dados discretos que não sejam binários (por exemplo, uma matriz de sensor fotoelétrico)
– O computador verifica periodicamente o estado atual dos contatos para atualizar os valores armazenados em memória
Interface de contato de saída – comunica os sinais ligados/desligados do computador para o processo
– Essas posições são mantidas até que sejam alteradas pelo computador
Contadores e geradores
de pulsos
Contador de pulsos – converte uma série de pulsos (trem de pulsos) em um valor digital
O valor digital é então passado para o computador por um canal de entrada
Mais comum – tipo que conta pulsos elétricos
Usados para aplicações de contagem e medição
Gerador de pulsos – um dispositivo que produz uma série de sinais elétricos
O número de pulsos ou frequência do trem de pulsos é especificado pelo computador
