SENSORES e Instrumentação
Titular: Prof. Osvaldo Ishizava
Sensores
Conteúdo Programático:
•Características e especificação dos principais transdutores
e sensores industriais. Resposta estática e dinâmica de
instrumentos. Condicionamento de sinais e transmissores
eletrônicos. Conceitos básicos sobre medidores de
pressão, nível, temperatura, vazão, Ph, turbidez,
condutividade, etc. Simbologia aplicada à instrumentação
industrial..
Objetivo
Analisar os sensores a partir das suas propriedades físicas
e do seu modo de operação, em vista ao seu tipo de
aplicação.
Preparar o aluno para escolher e usar de forma adequada
sensores usados em automação industrial.
Bibliografia:
•SIGHIERI, L.; NISHINARI, A ; Controle Automático de
Processos Industriais: Instrumentação; Edgard Blücher
•SILVEIRA, SANTOS; Automação e Controle Discreto;
Érica
•R. P. Benedict,;Fundamental of Temperature, Pressure
and Flow Measuremensts; Ed. John Willey
•E. O. Doeblin,;Measurements Systems - Applications
and Design; Ed. Mc GrawHill
CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO
A nota final será calculada pela fórmula:
M= 0,35*P1 + 0,35*P2 + 0,3*T
Onde:
M = média final
P1 = primeira prova
P2 = segunda prova
P3 = prova substitutiva
T = trabalhos / exercícios / relatórios/50% trabalho interdisciplinar
A prova substitutiva substitui uma prova não realizada ou a melhor condição
para aumento da média final entre P1 e P2.
A nota T é a média aritmética dos trabalhos.
As provas P são realizadas sem consulta
MEDIA ≥ 6,0
APROVADO !!!
Introdução
Fundamentos teóricos da Instrumentação eletrônica
Informação e medição
Informação e medição
Unidades
Sistema geral de medida
SENSORES e
TRANSDUTORES
Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que
recebe e responde a um estímulo ou um sinal. Porém, os
sensores são aqueles que respondem com sinal elétrico a
um estímulo ou um sinal
Transdutor
Transdutor
MOTIVAÇÃO DA DISCIPLINA
Bancadas de automação Festo - Processos
INTRODUÇÃO
SISTEMA DE MEDIÇÃO
CONDICIONADOR
MOSTRADOR OU REGISTRADOR
Display, datalogers, CLP, ECU, Instrumentos de medida
(tensão, corrente, resistência)
Sistemas de sensoriamento
Fonte de
energia
(ocasional)
Mensurando
Calibração
Sensor ou
Transdutor
Fonte de
energia
(usual)
Condicionador do
Sinal
Indicador
Gravador
Transmissor
Controlador
TRANSMISSOR
Principais efeitos físicos utilizados em transdutores
elétrico/eletrônicos
Geração de tensão ou intensidade
Variação de resistência
Variação de capacitância
Variação de indutância
Eletrônica Básica
• Resistor
v  Ri
+
i
v
R
i
1/R = G
– Resistores Variáveis:
• Potenciômetro;
• LDR;
• Strain-Gage.
-
v
R
Eletrônica Básica
• Indutor
+
di
vL
dt
i
v
-
L
• Capacitor
dv
i C
dt
+
i
v
C
-
Classificação dos Sensores
• Passivos (auto alimentados) x Ativos
(alimentação externa)
Introdução à Automação Industrial - Prof. Adilson Gonzaga
Classificação dos Sensores
Classificação dos Sensores
Classificação dos Sensores
Classificação dos sensores
•
•
•
•
•
•
•
Alimentação externa (passivos ou ativos)
Modo de funcionamento (deflexão ou comparação)
Parâmetro Variável (corrente, tensão...)
Sinal de saída (Analógicos ou digitais)
Magnitude de medição (temperatura, posição, ...)
Transdutores modificadores (temperatura bimetálicos,...)
Transdutores monolíticos (uso do semicondutor,...)
Instrumentación y Control Industrial -
http://www.uhu.es/diego.lopez/ICI/Tema2_Sensores_y_Actuadores2005.pdf
• Inteligentes
• Comunicação em rede
www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotic
Exemplos de Transdutores
Especificação técnica de um sensor
• Características Estáticas
• Características Dinâmicas
Características Estáticas
Faixa de atuação;
Resolução;
Span;
Sensibilidade;
Histerese;
Erro;
Precisão;
Relação sinal/ruído (SNR);
Estabilidade;
Isolação;
Deriva (drift);
Zona Morta.
Características Estáticas
V(v)
3
2
1
2 4 6 8
 (rad )
Características Estáticas
Características Estáticas
V(v)
s0,5v
rad
 max  (rad )
Outro exemplo, um sensor de pressão poderia ter uma sensibilidade de 3
mV/mmHg, o qual significa que por cada mmHg que mude a pressão medida,
o sinal elétrico entregue na saída mudará 3 mV.
Características Estáticas
LINEARIDADE:
Dado um determinado sensor, para variações iguais da
grandeza física medida obtém-se variações iguais do sinal
entregue, então define-se o sensor como linear, caso
contrário, define-se como não-linear.
Características Estáticas
ERRO:
É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento
em relação ao valor real da variável medida.
•Erros randômicos
• Erros sistemáticos
• Erros absolutos
•Erros relativos
Características Estáticas


v
bias
vr
www.pol.una.py/archivos/IngEltrnik/Sensores/NomenclaturaMetrologica.pdf
Características Estáticas
• Relação Exatidão e Precisão
A exatidão pode ser descrita de três maneiras:
Percentual do Fundo de Escala (% do FE)
Percentual do Span (% do span)
Percentual do Valor Lido (% do VL)
Offset
Define-se como o desvio de zero do sinal de saída
quando a entrada é zero.
Drift ou deriva do zero
Descreve a mudança da leitura em zero do
instrumento com o tempo.
HISTERESE
Expressa-se em percentagem do span do instrumento.
Deve-se destacar que a expressão zona morta está incluída na histerese.
ZONA MORTA
É a máxima variação que a variável pode ter sem que provoque
alteração na indicação ou sinal de saída de um instrumento.
Características Dinâmicas
• Dinâmica
T(graus)
Temperatura Real
63,2%
Sensor
| Y ( ) |
| X ( ) |

t(s)
1
1/ 
f(hz)
www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotic
Características Dinâmicas
• Atraso ou tempo morto
X(m)
Posição Real
Sensor
d
t(s)
www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotic
Características Dinâmicas
Automação Industrial
SISTEMAS
AUTOMATIZADOS
Evolução da Eletrônica;
Substituição da tomada de decisão;
Controles e auto-correções através
de sensoriamento e ações similares
a do ser humano.
VANTAGENS
Repetibilidade (Garante qualidade?);
Flexibilidade;
Aumento da produção;
Valorização do trabalho do ser humano.
CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS
AUTOMATIZADOS
CONTROLE AUTOMÁTICO X HUMANO
Maior número de aquisições para processamento;
Maior velocidade de processamento e decisão;
Maior confiabilidade.
AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO
Forma pela qual o processo se comunica com o sistema
de controle;
Transformam uma informação física em um sinal
eletrônico;
Praticamente todos os parâmetros físicos podem ser
medidos através de sensores e transdutores;