15/02/2012. IV.2_Controle e Automação II. Introdução. Conteúdo SENSORES

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1 IV.2_Controle e Automação II Formando Profissionais Para o Futuro SENSORES Introdução No estudo da automação em sistemas industriais, comerciais e/ou residenciais há a necessidade de determinar as condições (variáveis) do sistema no qual se deseja monitorar. Este trabalho é realizado pelos sensores. 1

2 Atuadores - definição Atuadores são dispositivos que modificam uma variável controlada. Recebem o sinal de um controlador (por ex. CLP) e atuam sobre o sistema controlado. Exemplos: Válvulas, Relés, Cilindros e motores Sensores - definição Sensores são dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente (luminosa, térmica, cinética, etc.) relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser medida como: temperatura, pressão, velocidade, etc... 2

3 Sensores - analógicos Este tipo de sensor pode assumir qualquer valor no seu sinal de saída ao longo do tempo, desde que esteja dentro da faixa de operação. Exemplos de variáveis que podem assumir qualquer valor ao longo de tempo: temperatura, pressão, velocidade, umidade, vazão, etc... Sensores - digitais Este tipo de sensor pode assumir apenas dois valores no seu sinal de saída, que pode ser interpretado como 0 e 1. Naturalmente não existem grandezas físicas que assumem este valor, mas assim são mostrados ao sistema de controle após serem convertidos por um circuito eletrônico, denominado transdutor. 3

4 Transdutor Dispositivo que integra também o sensor responsável por converter uma grandeza qualquer em outra que pode ser utilizada nos dispositivos de controle. Os transdutores transforma grandezas físicas (temperatura, pressão, etc.) em sinal de corrente ou tensão que pode ser facilmente interpretado por um sistema de controle. Transmissor Dispositivo que prepara o sinal de saída de um transdutor para utilização a distância fazendo certas adequações ao sinal as quais se chamam padrões de transmissão de sinais. Este termo é utilizado também para circuitos que integram sensor, transdutor e transmissor. Alguns tipos de sinais: 0-10Vcc; 2-10Vcc; 0-20mA; 4-20mA Conversores A/D e D/A É possível converter um sinal analógico em digital e vice-versa por meio de Conversores A/D e D/A É importante observar que na conversão parte do sinal é perdido a pode haver algumas distorções. Na conversão de sinal analógico para digital é importante analisar o números de bits utilizado pelo conversor para não sub ou super dimensioná-lo. 4

5 Características importantes Tipo de saída Digital ou binária: a saída do dispositivo (transdutor ou sensor) é discreta, ou seja, assume valores lógicos 0 ou 1. Também denominada de saída on-off. Esse tipo de sensor só é capaz de indicar de uma grandeza física atingiu um valor predeterminado. Exemplos: Pressostatos, Chave de Nível, Fluxostatos, etc Características importantes Tipo de saída Analógica: o transdutor possui uma saída contínua. Neste caso a saída do transdutor é uma réplica da grandeza física de entrada. Exemplos: transdutores de pressão, temperatura, vazão analógicos. 5

6 Características importantes Sensibilidade, Exatidão e Precisão Sensibilidade - É a razão entre o sinal de saída e de entrada para um dado sensor ou transdutor. Exatidão consiste no erro da medida realizada por um transdutor em relação a um medidor padrão. É a aptidão de um instrumento de medição poder dar respostas próximas a um valor verdadeiro. Precisão É a característica relativa ao grau de repetibilidade do valor medido por um transdutor. Muitos autores e fabricantes se referem a essa característica como sendo o erro relativo máximo que o dispositivo pode apresentar. Características Importantes Linearidade, Range, Estabilidade e Velocidade de Resposta Linearidade se aplica somente a sensores analógicos. É a curva obtida plotando os valores medidos por um transdutor sob teste contra os valores de um padrão. Se o comportamento do transdutor ou sensor for ideal, o gráfico obtido é uma reta. Range representa toda a faixa de leitura de um transdutor. Por exemplo: 0 à 100 C Estabilidade está relacionada com a flutuação da saída do transdutor. Velocidade de resposta trata-se da velocidade com que a medida fornecida pelo sensor alcança o valor real do processo. Outras características Manutenção Custo Calibração Dimensões Faixa de Trabalho Histerese Vida útil Princípio de Funcionamento Material em contato com o processo 6

7 Classificação dos Quanto à localização Instrumentos de painel ou uso interno Instrumentos de campo uso ao tempo Quanto à função Medidores Indicadores Registradores Controladores Alarmes Nomenclatura Conforme ISA S5.1 Conforme ISSO