BC1507 Instrumentação e Controle AULA 01. Sensores - I

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1 AULA 01 Sensores - I 1

2 Programa Princípios de medição de grandezas físicas Instrumentos indicadores eletromecânicos Transdutores de instrumentação de sistemas de medições Circuitos de instrumentação: medições com pontes Osciloscópios Tempo de resposta Resposta em frequência de sensores 2

3 Conteúdo Mercado de dispositivos sensores Definições para sensores e transdutores Motivações para o estudo e desenvolvimento de sensores Desenvolvimento de novos sensores Classificação Relação entre sensores e sistemas de controle Critérios para a escolha de um sensor Sistemas sensores em monitoramento ambiental Atividades 3

4 Mercado de dispositivos sensores Sensores são necessários para o desenvolvimento tecnológico Sistemas complexos necessitam de controle Efetuar controle implica na necessidade de sensores Espera-se o crescimento do mercado de sensores 4

5 Mercado de dispositivos sensores 5

6 Mercado de dispositivos sensores 6

7 Mercado de sensores O mercado de sensores crescerá, onde se focará este crescimento: Avaliação e teste (manutenção, calibração, certificação) nas mais variadas industrias, destacando-se a aeroespacial, a biomédica, energia e produção em geral Mas existem outros mercados emergentes... 7

8 Mercado de sensores Monitoramento ambiental: *Qualidade do ar / água / solo *Radiação / dosimetria Exigências: Medição remota e multiponto Mercado de consumo: Indústria automobilística Jogos Robôs domésticos Exigências: Multifuncionalidade e Baixo custo 8

9 Mercado de sensores Grande diversidade de tecnologias: Sensores convencionais de base elétrica continuam em desenvolvimento acelerado devido aos avanços da microeletrônica (ex. MEMS). Eles são baratos e confiáveis Também existem sensores mecânicos: de dilatação, deformação, pressão, (barômetro, termômetro de dilatação, dinamômetro, ) 9

10 Sensores - Definições Sensores são dispositivos que realizam a interface entre equipamentos eletrônicos e o mundo físico Sensores realizam a conversão de quantidades não elétricas físicas ou químicas) em sinal elétrico Sensores realizam a conversão de uma forma de energia para outra forma de energia (transdutores). Exemplos: concentração, deformação, aceleração, temperatura,... corrente elétrica Sensores são os sentidos do sistema de controle / instrumento 10

11 Sensores - Definições De modo geral: Sensor é o termo utilizado para designar dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente que pode ser luminosa, térmica, cinética, relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser medida, tal como temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição, etc. Nem sempre tem as características elétricas necessárias para ser utilizado em um sistema de controle. Normalmente o sinal de saída deve ser manipulado antes de sua leitura no sistema de controle. Tal manipulação é feita por um circuito (ou mecanismo) de interface (transdutor) que produz um sinal passível de ser lido pelo sistema de controle (ou indicado no caso de um instrumento de medida). 11

12 Sensores - Definições Sensores são dispositivos que mudam suas propriedades sob a ação de uma grandeza física! O sinal de um sensor pode ser utilizado para detectar e sinalizar desvios em sistemas de alarme ou de controle, interagindo com os mesmos por meio de respostas elétricas resultantes de suas atuações. Permitem fazer com que os sistemas sejam capazes de tomar decisões sobre o ambiente onde se encontram inseridos. 12

13 Transdutores - Definições Transdutor: Denomina-se transdutor, um dispositivo que permite fazer a conversão de um determinado tipo de energia em outra, tipicamente um sinal elétrico, de tal forma que possa ser utilizado em um sistema de controle ou em um instrumento de medida. O transdutor pode ser considerado a interface às formas de energia do ambiente e o circuito de controle, ou então entre o circuito de controle e um atuador. 13

14 Motivações para a pesquisa em instrumentação Necessidade de medir as variáveis ambientais. Necessidade de implementar sistemas automáticos (controle) A pesquisa e criação de modelos físicos, químicos, biológicos, etc, necessita da constatação (medida) 14

15 Sistema de medida - instrumento Processo Elemento sensor Transdutor Mostrador 15

16 Manômetro: A superfície do líquido sente a pressão E o líquido transforma a pressão em deslocamento vertical proporcional a diferença de pressão Patm Processo: Gás com pressão P Indicador: Escala graduada Sensor e Transdutor: Líguido 16

17 Termômetro bimetálico: Sensor é o metal O transdutor é a haste O indicador é o dial 17

18 Sensores em sistemas Em controle o sensor não necessita de mostrar a medida O sensor pode enviar suas informações para o sistema de controle O sensor pode enviar suas informações para bancos de dados para estudos posteriores 18

19 19

20 Questões 20

21 Desenvolvimento de novos sensores 21

22 Sistemas de controle e os sensores 22

23 Sistemas de controle e os sensores 23

24 Classificação por função 24

25 Classificação por função 25

26 Classificação por função 26

27 Classificação por função 27

28 Classificação por função 28

29 29

30 Classificação por função 30

31 31

32 32

33 Classificação por material utilizado 33

34 Classificação por tipo de conversão 34

35 Classificação por tipo de estímulo 35

36 Classificação por tipo de estímulo 36

37 Classificação por tipo de estímulo 37

38 Classificação por tipo de estímulo 38

39 Classificação por aplicação 39

40 Classificação por características técnicas 40

41 Características técnicas 41

42 Características técnicas 42

43 Características técnicas 43

44 44

45 Características técnicas 45

46 Características técnicas 46

47 Características técnicas 47

48 Características técnicas 48

49 Características técnicas 49

50 Características técnicas 50

51 Características técnicas 51

52 Características técnicas 52

53 53

54 Critérios de escolha 55

55 Sensores ambientais 56

56 Sensores industriais 57

57 58

58 Seleção de sensores 59

59 Questões 60

60 61

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