Medidores de grandezas elétricas

Transcrição

1 LEB 5030 Instrumentação e Automação para Sistemas Agrícolas Medidores de grandezas elétricas Prof. Dr. Rubens Tabile tabile@usp.br FZEA - USP

2 INSTRUMENTOS ANALÓGICOS E DIGITAIS

3 Instrumentos de medidas elétricas analógicos são construídos a partir de um instrumento básico denominado galvanômetro. Galvanômetros partem do principio que uma corrente magnética ira resultar em uma força para movimentar um ponteiro.

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5 Instrumentos de medidas elétricas digitais podem ser considerados basicamente um conversor analógico digital conectado a um circuito de tratamento e uma unidade de visualização (display).

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7 TENSÃO

8 Voltímetro Usado para medir tensão elétrica Principal característica é ter ALTA impedância interna (ideal infinita) Ligando um voltímetro em paralelo com um circuito, a corrente que circula pelo aparelho é nula e, em consequência, toda a tensão da fonte será medida.

9 Voltímetro analógico Consiste em colocar uma resistência em série com o galvanômetro. O valor dessa resistência (que são bastante alta se comparada com a do galvanômetro) irão definir qual a tensão máxima medida pelo voltímetro. A medida que se aumenta resistência aumenta-se a capacidade do multímetro de suportar a tensão da rede.

10 Voltímetro digital: Basicamente é um conversor AD e um display para apresentação dos dados. Voltímetro não precisa de velocidades altas de leitura e atualização do display Utiliza-se um conversor AD do tipo dupla rampa ou integrador, que utiliza os tempos de carga e descarga de um capacitor.

11 CORRENTE

12 Amperímetro Usado para medir corrente elétrica Principal característica é ter BAIXA impedância de entrada (ideal nula) O amperímetro deve ser ligado em série com o circuito ao medir a corrente. Se ligarmos em paralelo com um circuito, a corrente será toda desviada para o aparelho gerando um curto circuito.

13 Amperímetro analógico Consiste em colocar uma resistência em paralelo com o galvanômetro. O valor dessa resistência (que são bastante baixas se comparada com a do galvanômetro) irão definir qual a corrente máxima medida pelo voltímetro. A medida que se diminui resistência aumenta-se a capacidade do multímetro de suportar a tensão da rede.

14 Amperímetro digital: Basicamente igual ao voltímetro, composto por um conversor AD e um display para apresentação dos dados. A principal diferença é que o sinal de corrente precisa ser convertido em tensão por um circuito intermediário que pode ser baseado em sensores resistivos, sensores de efeito hall, transformadores de corrente, sensores magnetorresistivos, sensores CMOS.

15 Amperímetro alicate Principal caracteriza é a de realizar medições sem contato. Interessante pois torna a analise fácil sem que haja a necessidade de retirar o isolamento elétrico ou desconectar o circuito. Consta de um gancho que se abre e envolve o cabo por onde se deseja medir a corrente. Uma corrente é induzida no gancho do aparelho é processada e apresentada em um display (instrumento digital) ou então enviada para um galvanômetro (instrumento analógico).

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17 RESISTÊNCIA ELÉTRICA

18 Ohmímetro Usado para medir a resistência elétrica. Possui no seu interior uma fonte de energia, responsável por manter uma tensão constante circulando no elemento que se deseja medir a resistência. Cuidados: Nunca medir um componente energizado porque isso irá ocasionar uma interferência na medição. Isolar o componente impedindo qualquer outro contato com os terminais, o que causaria uma segunda resistência em paralelo

19 Ligação errada de um ohmímetro (a) Circuito energizado (b) Resistencia em paralelo Fundo de escala em dois casos Ponteiras abertas (resistência infinita) Ponteiras em curto (resistência zero)

20 Megôhmetro Usado para medir casos onde há uma variação abrupta de resistência elétrica, como é o caso da resistência elétrica do ar. Consiste na geração e aplicação de uma tensão de 500 até V em um equipamento, fazendo a leitura da corrente entre duas partes do equipamento. Mede valores elevados de resistências elétricas onde o ohmímetro não consegue medir.

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22 EXEMPLOS USANDO PADRÃO DE COMUNICAÇÃO

23 Chaves ON OFF; NA e NF Transmissão Eletrônica 4-20 ma; 0-5 V; 0-10 V

24 Analógico 4-20mA Analógico 0-10V Digital NA-NF Vermelho: Preto: Azul: Marrom: positivo terra sinal sinal

25 PONTES

26 Circuito em ponte Utilizam a técnica de detecção de balanceamento de tensões para a medição de grandezas elétricas como resistências, indutâncias ou capacitâncias. A Ponte de Wheatstone fornece um meio para medir resistência e suas pequenas variações de uma forma muito exata. V I 1 R 1 - I 3 R 3 = 0 I 2 R 2 - I 4 R 4 = 0 R 2 R 1 = R 4 R 3 I 1 = I 2 I 3 = I 4

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31 Aquisição de dados Ponte de Wheatsone

32 OSCILOSCÓPIOS

33 Na sua forma mais básica, o osciloscópio é um instrumento de medição que permite analisar visualmente um ou mais sinais elétricos em tempo real, ao contrario de multímetros que se limitam a apresentar a indicação de um ou mais parâmetros característicos (valor eficaz, valor de pico, frequência) de uma dada grandeza, permitindo medir e comparar diversos parâmetros destes sinais e em alguns modelos efetuar operações matemáticas entre dois sinais amostrados.

34 A forma de apresentação de dados é baseada em um gráfico bidimensional que é mostrado no monitor do equipamento, sendo capaz de, além de medir grandezas elétricas, ainda mostrar o formato do sinal (ondas senoidais, quadradas, continuas, ruído, etc). As principais características dos osciloscópios estão relacionadas ao número de canais para medição, que define a quantidade entradas que podem ser visualizadas ao mesmo tempo, largura de banda, sensibilidade vertical, tempo de subida e processamento de sinais.

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