Instrumentação Mecatrônica

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



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



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



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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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




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




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




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




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.




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




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




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.




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




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.




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



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.




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




dinmicas

Constante de tempo: Tempo necessrio

para o transdutor atingir uma resposta

correspondente a 63.2% da resposta

estacionria




dinmicas

Tempo de subida: tempo que o sensor

leva de sair de 10% para 90% da sua

resposta estacionria




dinmicas

Tempo de acomodao: tempo que a

sada gasta para se ajustar dentro de

alguma percentagem.



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