UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA- UESB DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS CURSO: ENGENHARIA AMBIENTAL DISCIPLINA: INTRUMENTAÇÃO APLICADA Prof. Dr. Modesto Antonio Chaves AVALIAÇÃO DA SEGUNDA UNIDADE GABARITO QUESTÕES 1) Um conversor D/A de seis bits gera Vout = 0,3 V para uma entrada digital 000001. Determine o valor de Vout para uma entrada de 111111. RESPOSTA: Lembre-se que nos conversores D/A cada entrada digital tem sua contribuição de acordo com sua posição no número binário. Pelo dado da questão pode-se afirmar que 0,3 V é o peso LSB. Assim, os pesos dos outros bits têm de ser 0,6 V, 1,2 V, 2,4 V, 4,8 V e 9,6 V, respectivamente. Para uma entrada digital de 111111, o valor de Vout será: 9,6 + 4,8 + 2,4 + 1,2+ 0,6+ 0,3= 18,9 V. 2) Considere a figura do conversor abaixo e responda: (a) Determine o valor analógico o bit menos significativo (LSB). (b) Mude Rf para 250 ohm e determine a saída de fundo de escala. (c) Se os resistores de entrada têm 5% de precisão e Rf tem 1% de precisão, desprezando-se outros erros, qual seria o erro esperado na tensão de saída para uma entra de (1010)2.
RESPOSTA: Lembre-se que o conversor dado é o DAC de resistências ponderadas. (a) O MSB passa com ganho = 1, pois Portanto, seu peso na saída é de 5V. Assim, MSB: 5 V Segundo MSB: 2,5 V Terceiro MSB: 1,25 V Quarto MSB = LSB: 0,625 V (b) Se Rf for reduzido em fator de 4, para 250 ohm comparando com 1k ohm, o peso de cada entrada será quatro vezes menor que os valores apresentados. Assim, a saída de fundo de escala será reduzida para -9,375/4 = -2.344 V. (C) logo para o valor 1010 temos V s = RO [ V A1 R + 0 + V A3 4R + 0] = RO [V A1 R + V A3 4R ] = 1 [5 1 + 5 ] = 6.25 volts 4 ΔR = 5% de 1K = 0,05 KΩ Δ4R = 5% de 4K = 0,2 KΩ ΔR0 = 1% de 1K = 0,01 KΩ δv s δr = RO [V A1 R 2 ] = 1 [ 5 1 2] = 5 δv s δ4r = RO [ V A3 4R 2] = 1 [ 5 42] = 0,3125 δv s δro = [V A1 R + V A3 4R ] = [5 1 + 5 4 ] = 6,25 Portanto V s = ( δv s δr R)2 + ( δv s δ4r 4R)2 + ( δv s δr0 R0)2 = V s = (5 0,05) 2 + (0,3125 0,2) 2 + (6,25 0,01) 2 = V s = 0,0625 + 0,0039 + 0,0039 = 0,265 Portanto: V s = [6.25 ± 0,265] volts
3) Aponte o nome completo e local de instalação dos instrumentos apresentados abaixo. RESPOSTA: a) Controlador Indicador Registrador de Vazão instrumento discreto montado em painel; b) Computação da Vazão Instrumento discreto montado entre o campo e o painel; c) Elemento Primário de Temperatura instrumento discreto campo; d) Alarme de Nível Muito Baixo instrumento discreto montado em painel; e) Alarme de Pressão Muito Alta instrumento discreto montado em painel; f) Controlador Indicador de Pressão Diferencial instrumento discreto montado em painel; g) Comando Manual compartilhado montado em painel; h) Controlador Registrador de Temperatura Diferencial executada em computador no campo; i) Controlador Indicador de Posição executado em PLC montado entre o campo e o painel; j) Controlador Indicador de Peso ou Força compartilhado montado em painel local ou equipamento.
5) Identifique adequadamente os instrumentos abaixo pelo nome completo, sinal recebido e transmitido bem como o local de instalação do mesmo no processo industrial. Use uma tabela como a que temos abaixo TAG Instrumento do Nome Instrumento do Recebe/Transmite Local Instalação de a) b) c) RESPOSTA: a) TAG do Nome do Instrumento Instrumento LT101 Transmissor de Nível LIC101 Controlador Indicador de Nível LCV101 Válvula Controladora de Nível Recebe/Transmite Local de Instalação conexão ao processo/elétrico campo; elétrico/elétrico e montado em visual painel elétrico/conexão ao montada no processo campo
b) TAG do Instrumento PT PC TC TT PCV Nome do Instrumento Transmissor de Pressão Controlador de Pressão Controlador de Temperatura Transmissor de Temperatura Válvula Controladora de Pressão Recebe/Transmite conexão ao processo/indefinido indefinido/indefinido Indefinido/indefinido conexão ao processo/indefinido indefinido/conexão ao processo Local de Instalação campo; montado em painel; montado em painel; campo; montada no campo. c) TAG do Instrumento Nome do Instrumento Recebe/Transmite FE Elemento Primário vazão/conexão ao de Vazão processo PT Transmissor de conexão ao Vazão processo/elétrico FY Computação da elétrico/elétrico Vazão (raiz quadrada) LY Computação de elétrico/elétrico Nível (somatório) LIC Controlador elétrico/elétrico e Indicador de Nível visual LT Transmissor de Nível conexão ao processo/elétrico FIC Controlador elétrico/elétrico Indicador de Vazão HS Chave de Comando mecânico/elétrico Manual FY Conversor de Sinal elétrico/pneumático (corrente para pressão) Local de Instalação campo campo; campo campo; montado em painel campo montado em painel montada em painel campo; FV
6) Você tem um equipamento que tem uma saída de -200 a 200 mv que indica força de -500 a 500 Kgf (compressão e tração). Calcule a resolução desta medida (em Kgf) se a mesma for ligada a uma placa AD de 10 bits com uma escala de: a) -5 0 0 mv a + 500 mv: b) -2 a 2 V: RESPOSTA A resolução do sistema é dada por K = na escala da letra (a) temos K= 100/1023 = 0,098 nosso sensor tem, portanto, a menor diferença analógica sensível de 0,098mV. Porém a saída de tensão do instrumento tem uma resolução de 400mv/100Kgf, ou seja 4mV/Kgf então 0,098 mv correspondem (regra de três simples) a 0,024 Kgf Analogamente, para a letra (b) temos K = 8/1023 = 0,00782 volts de menor diferença analógica sensível, contudo nosso instrumento tem uma resolução de 0,4V/100Kgf = 0,004V/Kgf, então, para 0,00782 volts temos 0,51 Kgf. V 2 n 1 7) Utilizando a tabela de dados fornecida e conhecendo a tabela do termopar utilizado (abaixo), determine os valores em TEMPERATURA dos pontos dados, sabendo que a medida foi feita com um termopar a temperatura ambiente de 5 C: RESPOSTA A 5 graus Celsius o termopar apresenta uma tensão de 0,198 mv
para 0,750 mv teríamos uma queda de 0,750-0,198 = 0,552 mv. Como 0,517mV correspondem a 12 graus e 0,557 correspondem a 13 graus, temos que 0,552mV correspondem a uma temperatura de 12,9 graus Celsius Analogamente, para uma tensão de 1,2 mv temos 1,2-0,198 = 1,002mV, ou seja 25 graus Celsius Finalmente, para 2,850mV teremos 2,850-0,198 = 2,652mV ou seja, 65,2 graus Celsius 8) Determine os valores pedidos dos esquemas abaixo e diga quais estarão corretos no que se refere a valor esperado. RESPOSTA: Consultando a tabela de tensões correspondentes ao termopar tipo T temos: letra a: 40 graus = 1, 616 mv e 25 graus = 0,992mV então a tensão será 1,616-0,992 = 0,624mV letra b 28 graus correspondem a 1,114mV e 15 graus a 0,589 então a tensão será 0,525 mv
letra c para 20 graus temos uma tensão de 0,790 mv que somada a 2,335 do registrador nos dá 3,125mV, ora, 74 graus correspondem a 3,087mV e 75 a 3,132. Portanto, 3,125 correspondem a 74,8 graus Celsius letra d de 72 para 40 graus Celsius temos uma queda de 2,988-1,612 = 1,376 mv a seguir teremos uma queda de 0 volts, desprezando as perdas no fio de cobre, portanto com 34 graus corresponde a uma leitura de 1,362 e 35 a 1,403 teremos uma leitura de 34,3 graus Celsius.que estará, obviamente, errada letra a de 50 para 25 graus temos uma queda de 2,036-0,992 = 1,044mV correspondendo a uma leitura de 26,3 graus Celsius, já que 10,33mV e 1,074mV correspondem a 26 e 27 graus Celsius, respectivamente 9) Explique como o efeito capacitivo pode ser usado para medir pressão e nível
10) Defina o que é tubo de Bourdon e cite três tipos deste tubo. Três tipos clássicos são mostrados na figura seguinte
FORMULÁRIO: