Engenharia de Controle: Sensores. P rof. M sc. M arcelo A. de O liveira

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Tiago Benke Chagas
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1 Engenharia de Controle: Sensores P rof. M sc. M arcelo A. de O liveira

2 1) Defina sensor, transdutor e transmissor. 2) Mostre as diferenças entre sensores digitais e analógicos. 3) Explique o funcionamento dos seguintes tipos de sensores: a) Sensor de presença b) Sensor Indutivo c) Sensor Capacitivo d) Sensor Óptico e) Sensor de Aceleração f) Sensor de Temperatura 4) Qual o princípio de funcionamento de um sensor tipo barreira? Dê exemplos de aplicação usando barreira de luz. 5) Em quais situações a utillização de sensores indutivos é particularmente recomendada? 6) Em quais situações a utillização de sensores capacitivo é particularmente recomendada?

Sensor de Aceleração f) Sensor de Temperatura 4) Qual o princípio de funcionamento de um sensor tipo barreira?

3 7) Relacione duas formas de medida de vazão e diga quais variáveis podem influenciar na vazão. 8) Explique o princípio de funcionamento de um sensor Hall. Dê exemplos de utilização. 9) Cite exemplos de sensores de umidade, bem como aplicações. 10) Defina as seguintes características dos sensores: a) Histerese b) Estabilidade c) Linearidade d) Exatidão ou erro e) Sensibilidade f) Precisão ou repetibilidade g) Faixa h) Relação sinal/ruído i) Resposta em freqüência j) Isolação

9) Cite exemplos de sensores de umidade, bem como aplicações.

4 11) Explique o funcionamento do fotodiodo e fototransistor e compare a sua velocidade de resposta. 12) Dê exemplos de aplicações usando strain-gage. Qual seu princípio de funcionamento? 13) Defina um encoder e cite aplicações. Quais os tipos existentes? 14) Explique o princípio de fucnionamentos dos sensores de som. 15) Defina CCD e cite aplicações. 16) Explique o princípio de funcionamento das fibras ópticas. Quais os tipos existentes. Cite aplicações. 17)Defina e cite aplicações de sensores de força. 18) Defina e cite aplicações de sensores magnéticos.

Quais os tipos existentes? 14) Explique o princípio de fucnionamentos dos sensores de som. 15) Defina CCD e cite aplicações.

5 19) Necessita-se de um sistema que meça a vazão de um líquido ao longo de um cano sem que haja qualquer perda de pressão significativa. A vazão é da ordem de 500 ml/s. especifique um sistema possível. 20) Um processo industrial contém uma esteira que funciona com 60 ciclos/minuto. Deseja-se que um alerta seja emitido sempre que a esteira esteja abaixo ou acima da velocidade nominal. Além disso, a máquina não pode começar a operar se algum objeto estiver na esteira. A máquina também precisa sempre estar na referência mecânica para inicar seu funcionamento. Proponha um sistema que controle estas operações usando os sensores mais apropriados. Justifique sua escolha. 21) A máquina acima produz canetas e não há um sistema efetivo de controle para contar a quantidade total produzida e quantas unidades foram rejeitadas no processo. Além disso, o processo pára constantemente devido a falta de material, pois não há um sistema automático de alimentação. Proponha um sistema que controle estas operações usando os sensores mais apropriados. Justifique sua escolha.

Além disso, a máquina não pode começar a operar se algum objeto estiver na esteira. A máquina também precisa sempre estar na referência mecânica para inicar seu funcionamento.

6 22) Ainda neste equipamento há um excesso de perda de tinta e refil, pois não há um sistema de detecção de refil e o estágio de tinta acaba por injetar o fluído mesmo na ausência do refil. O estágio de refil precede o de tinta. Por vezes, mesmo contendo refil, o controle de qualidade encontra canetas sem tinta, devido ao fato de que o tambor de tinta já atingiu o nível mínimo mas não houve reposição. Proponha um sistema que controle estas operações usando os sensores mais apropriados. Justifique sua escolha. 23) Num processo industrial há um robô que necessita retirar peças de um recipiente plástico e colocá-lo numa esteira para que os operadores comecem o processo de embalagem dos mesmos. Os níveis de parada estão muito altos onde o robô pára e acusa constantemente falha na pegada dos itens no recipiente. Por vezes ele não confirma que deixou o material na esteira e pára por colisão quando vai pegar o próximo item. A equipe de engenheiros percebeu que o robô possui um conjunto de sensores indutivos nas garras e os itens que ele manipula são peças plásticas. O que você faria? Justifique suas escolhas.

Por vezes, mesmo contendo refil, o controle de qualidade encontra canetas sem tinta, devido ao fato de que o tambor de tinta já atingiu o nível mínimo mas não houve reposição.

7 24) Proponha um sistema de controle da vazão de líquido do sistema abaixo. Deseja-se controlar a abertura/fechamento da válvula sempre que o nível atingir um valor máximo e mínimo. Especifique os sensores a serem utilizados e como se dará o comando de acionamento do sistema. h1 A1 h2 A2

Deseja-se controlar a abertura/fechamento da válvula sempre que o nível

8 25) Repita conforme enunciado no exercício 24. q1 Área A1 Área A2 C1 h1 C2 h2 q2 q2 q3 R1 R2 q3

9 26) Repita conforme enunciado no exercício 24. q1 Área A1 Área A2 Área A3 C1 C2 C3 h1 h2 q2 q2 q3 q3 h3 q4 R1 R2 R3 q4

10 27) Desenhe um diagrama de blocos que represente o funcionamento dos seguintes sistemas, indicando que tipo de sensore/transdutor será inserido no ramo de realimentação do sistema: a) Controle de velocidade de um motor. b) Controle de temperatura. c) Controle de vazão de um líquido. d) Sistema de pesagem de itens. e) Sistema de detecção de presença de objetos. 28) Que fatores ambientais devem ser considerados para a instalação de um sensor ultra-sônico? 29) Descreva os tipos de chaves de fim de curso mais utilizados na indústria. 30) Qual a finalidade do uso de uma chave de fim de curso? Descreva a sua configuração de contatos.

d) Sistema de pesagem de itens. e) Sistema de detecção de presença de objetos.

11 31) Num processo produtivo, a contagem de peças boas e defeituosas é feita por um técnico de controle de qualidade. Este, por sua vez, separa os itens defeituosos para reparo ou refugo. O técnico registra estes dados numa planilha e depois os compila para envio posterior aos setores de engenharia, produção, recebimento e planejamento. É muito comum ocorrer diferença nas quantidades dos itens inventariados e isso causa impacto na estratégia de custos da empresa, além de afetar o planejamento correto da produção. Proponha um sistema mais prático, que seja de baixo custo, e que equacione esta necessidade da unidade fabril. Que tipo de sensor você usaria, considerando que a máquina produz tanto itens com características plásticas e metálicas.

É muito comum ocorrer diferença nas quantidades dos itens inventariados e isso causa impacto na estratégia de custos da empresa, além de afetar o planejamento correto da produção.

12 32) Uma fábrica de refrigerantes necessita estabelecer um processo de controle mais eficiente, pois seguidas reclamações de clientes dão conta de que alguns deles têm recebido produtos com diferentes níveis num mesmo pacote. Após receber esta notificação, a empresa decidiu rastrear em campo esses eventos, onde percebeu que este problema havia acontecido num lote enviado para uma grande rede varejista, pois o lote referia-se a produtos contendo um litro e detectou-se algumas garrfas de 300 ml misturadas. Entenderam então que alguma fase de seu processo estava propiciando a ocorrência desta falha. Os engenheiros foram contactados e descobriram que a máquina passou por uma overhauling e um sensor indutivo estava em série no circuito de cinco sensores que detectavam o nível de líquido nas garrafas. O que você faria, considerando que a máquina estava usando sensores ópticos nesta fase da máquina?

Após receber esta notificação, a empresa decidiu rastrear em campo esses eventos, onde percebeu que este problema havia acontecido num lote enviado para uma grande rede varejista, pois o lote

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