SENSORES E ACTUADORES Grandezas mecânicas

Documentos relacionados
3. grandezas mecânicas

Transdutores de Deslocamento

Capítulo 5. Torção Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Torção. Deformação por torção de um eixo circular. Deformação por torção de um eixo circular. Capítulo 5:

Instrumentação Eletrônica TE149. Prof. Marlio Bonfim UFPR 2 semestre 2013

SENSORES E ACTUADORES Actuação

TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS

SENSORES E ACTUADORES Sensores do Movimento

Medição de Força e Torque. Capítulo V

SISTEMA PARA ESTUDO E TREINAMENTO NO ACIONAMENTO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS COM INVERSOR DE FREQUÊNCIA E AQUISIÇÃO DE DADOS

Sensores do Movimento

SENSORES. Acelerômetro. Sensore de temperatura. Sensore de luminosidade. Chave de fim de curso. Interruptor de lâminas. Sensor potenciômetro

Resistência dos Materiais. Aula 6 Estudo de Torção, Transmissão de Potência e Torque

Instrumentação Eletroeletrônica. Prof. Afrânio Ornelas Ruas Vilela

Transdutores de Deslocamento

Departamento de Engenharia Mecatrônica da Escola Politécnica da USP PMR 2470 Prof. Larissa Driemeier, Marcilio Alves, Rafael T.

SENSORES CAPACITIVOS DESTAQUES: NOVO:

Sensores de Velocidade

Universidade Federal do Paraná - Engenharia Mecânica DEMEC Prof. Alessandro Marques Disciplina: Sistemas de Medições 1 (Exercícios)

Indicadores Digitais DG48/96

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

TM247 - Sistemas de Medição. Prof. Alessandro Marques

As Oscilações estão presentes no nosso dia a dia como o vento que balança uma linha de transmissão elétrica, as vibrações da membrana de um

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II TORÇÃO PARTE I

Sistemas de Controle (CON) Modelagem de Sistemas de Rotação e Eletromecânicos

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

4 Bancada Experimental e Aquisição de Dados

Dep. de Engenharia Elétrica Curso de Especialização Engenharia Elétrica / Instrumentação. Tópicos abordados:

Actuado eléctrico Tipo 3374

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II TORÇÃO PARTE I

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II TORÇÃO PARTE I

Caracterização estática de sistemas de medição

! "! # " 1º Relatório $ %! & '(')'('*( +, $,! & '(')'(--(.

Conteúdo. Resistência dos Materiais. Prof. Peterson Jaeger. 3. Concentração de tensões de tração. APOSTILA Versão 2013

Universidade do Minho. Departamento de Electrónica Industrial. Transdutores. DEI/Jaime Fonseca 1

Conversores Digital/Analógico (D/A) e Analógico/Digital (A/D)

Inst Ins rumen t t rumen aç t ão aç Eletrô Eletr nic ô a nic (2008.2) Ana Angélica Melo

Transdutor ETL 30 para fator de potência Página 1/4 Maio 2003

Prof. Dr. Evandro Leonardo Silva Teixeira Faculdade UnB Gama

Departamento de Engenharia Elétrica Conversão de Energia I Lista de Exercícios: Máquinas Elétricas de Corrente Contínua Prof. Clodomiro Vila.

CIRCULADORES ELETRÔNICOS COM FLANGES (Simples e Duplas) Ego (T) 50 H, (T) 65 (H), (T) 80 (H), 100 H

HM 4 - HM 50. Máquinas de balancear horizontais

Resistência dos Materiais

CAPÍTULO 7 CADEIA DE MEDIDA

1.1 Medição de oscilação em FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.

Órgãos de Máquinas II

Que são sensores? São dispositivos que são sensíveis à um fenômeno físico (luz, temperatura, impedância elétrica etc.) e transmitem um sinal para um

ENG Medidas Elétricas

MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO (continuação)

1 ESCOLA POLITÉCNICA DA USP Sensores Eduardo L. L. Cabral ESCOLA POLITÉCNICA DA USP

Mecânica dos Fluidos II

Transmissor de Posição por Efeito Hall

Máquinas Elétricas. Máquinas CC Parte IV

HM 20 - HM 30. Máquinas de balancear horizontais

Instrumentação e Medidas

Table of Contents. Table of Contents UniTrain Cursos UniTrain Cursos de tecnologia de medição UniTrain

AULA 4. Metrologia e Instrumentação. Prof. Alessandro Marques

Alexandre Bernardino, Margarida Silveira, J. Miranda Lemos

Aspectos a serem medidos Velocidade Magnitude Colunas de mercúrio / Pesos de referência

ETE 30 Transdutor Multigrandezas

Disciplina: Instrumentação e Controle de Sistemas Mecânicos. Mensuração da Vazão Parte 1

Sistemas Microcontrolados

Conceitos Básicos. Prof. Dr. Evandro Leonardo Silva Teixeira Faculdade UnB Gama

SENSORES E ACTUADORES Medidas em escoamentos

Conceitos Básicos. Conceitos Básicos. Sensores Industriais. Sensores. Sensores Digitais. Elaine K. Meyer. Atuadores. Sensores Analógicos

Torção em eixos de seção circular Análise de tensões e deformações na torção Exercícios. Momento torsor. 26 de setembro de 2016.

1- Fundamentos Curvas características Fórmulas relativas ao ventiladores centrífugos Nomenclatura 6

Especificações. Modelos. Descrição e Aplicação:

A corrente, lida em um Sensor de Efeito Hall é convertida em sinal 0 10 V ou 4 20 ma, estando ambos os tipos de sinal disponíveis no módulo.

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DE SISTEMAS DE MEDIÇÃO

Roteiro elaborado com base na documentação que acompanha o conjunto por: Otávio Augusto T. Dias & Osvaldo Guimarães PUC-SP

Técnicas de medida. Algumas considerações

Laboratório de Turbomáquinas

Transformador diferencial - LVDT

Conversão de Energia I

Subindo Descendo. P. Entrada (kpa)

FACULDADE LEÃO SAMPAIO

Transdutor ETP 30, ETQ 30 FICHA TÉCNICA - N00312/4 para potência ativa ou reativa Página 1/5 Setembro 2005

Grupo I ( valores) I. Considere um anemómetro para leitura da velocidade horizontal do vento.

Física II Ondas, Fluidos e Termodinâmica USP Prof. Antônio Roque Aula

Elementos sensores e montagens, piezo Modelo SPR-2, elemento sensor Montagem do sensor modelo TPR-2

Escoamentos Exteriores em torno de Corpos Não-fuselados

Electrónica de Instrumentação

Conversão analógico-digital e digital-analógica

7 RESULTADOS EXPERIMENTAIS

Temática Máquinas Eléctricas Capítulo Máquina Síncrona Secção LIGAÇÃO À REDE INTRODUÇÃO

MÁQUINAS ELÉTRICAS. MÁQUINAS ELÉTRICAS Motores Síncronos Professor: Carlos Alberto Ottoboni Pinho MÁQUINAS ELÉTRICAS

TM247 - Sistemas de Medição. Prof. Alessandro Marques.

Máquinas elétricas. Máquinas Síncronas

Noções de Exatidão, Precisão e Resolução

INSTRUMENTAÇÃO E AQUISIÇÃO DE DADOS 2274 Eng. Engenharia Electrotécnica (4º Ano/1º Semestre)

PROVA 1. 1) Justifique brevemente todas as suas respostas; 2) Mostre suas contas (primeiro escreva suas equações e só depois substitua valores).

Exemplo: sensor e actuador mecânicos. Revisões. Exemplos de actuadores e sua classificação. Transdutores activos ou passivos

pressão NSL 8257 Aplicações Vantagens

6 Sistema Experimental e Resultados

UFF - EEIMVR. Disciplina: Elementos de Máquinas. Lista de Exercícios

Retificadora Cilíndrica CNC CB71N

Transcrição:

SENSORES E ACTUADORES Grandezas mecânicas J.R.Azinheira Nov 2008 Bibliografia:, J.R. Azinheira, 2002, IST-DEM (disponível na página da UC em 'Material de Apoio' -> 'Bibliografia Complementar')

ÍNDICE Cadeia de Medida Sensores do movimento posição linear e angular, proximidade, velocidade e aceleração Grandezas mecânicas forças, binários, pressão, nível Escoamentos e caudais Temperatura Cadeia de actuação e actuadores 2

ÍNDICE Cadeia de Medida Sensores do movimento posição linear e angular, proximidade, velocidade e aceleração Grandezas mecânicas forças, binários, pressão, nível Escoamentos e caudais Temperatura Cadeia de actuação e actuadores 3

3. Grandezas mecânicas orças Binários Pressão Nível de líquido 4

3. grandezas mecânicas orças Binários Pressão Nível de líquido 5

Medição da força (dinamómetro) Princípio físico equilíbrio com uma força conhecida 2 d x dx = m + c + kx 2 dt dt = k x fig. a equação mecânica c k com uma mola linear, espiral ou de torção; pela deformação elástica de um corpo de prova; por pressão, contra uma parede intermediária; por um actuador servo-controlado; somente com a força de inércia. 6

dinamómetros de mola Por equilíbrio com a força de uma mola e medição da deformação com sensor LVDT x x x e 1 e o em com pressão em extensão fig. dinamómetros com molas lineares 7

Em alternativa à mola deformação elástica : células de carga corpo de prova cuja deformação elástica com extensómetros extensóm etros fig. corpos de prova em compressão/tracção 8

deformação elástica : células de carga Outras formas ou sensores anel de prov a v iga encastrada e 1 e o com sensor LVDT com extensóm etros equipada com extensóm etros fig. dois exemplos de corpos de prov a em flexão 9

deformação elástica : células de carga Corpos de prova mais complexos, com mais extensómetros, permitem medir várias componentes de força (ou momentos) T d N extensóm etros medição de 5 eixos (axial, 2 transv., 2 momentos) fig. exemplos de células de carga cilíndricas 10

células de carga Comentários: solução mais prática opcionalmente várias componentes (vários eixos) gamas muito diversas alguns valores: células de carga gama 0.25 1 500 kn dimensões (comp x diam.) 50x15 8x200 60x200 mm linearidade 0.05 0.25 0.2 % histerese 0.1 0.15 % repetibilidade 0.1 0.05 % sobrecarga 50 50 50 % alimentação 10 10 15 V dc sensibilidade 2 2 4 mv/v f.e. sens. à temperatura 0.04 %/ C 11

conversão para pressão A medição da força é convertida em medição de uma pressão, para forças muito grandes manómetro p PA fig. conv ersão para pressão 12

equilíbrio por servo-actuador Sensores de precisão elevada, com euilíbrio com a força gerada por um solenóide, com um anel de realimentação R = = ki R enrolamento do actuador sensor de posição erro i i amplif icador serv o-actuador fig. equilíbrio por servo-actuador 13

outros métodos A medição da aceleração permite avaliar a força actuando sobre um corpo "livre". A medição da frequência de vibração de um fio em tensão permite precisões da ordem de 0.03% na determinação da tensão imposta ao fio. 14

3. grandezas mecânicas orças Binários Pressão Nível de líquido 15

Medição de binários Em condições estáticas é possível medir um binário através por equilíbrio com uma força B B fig. equilíbrio estático por uma força Em rotação, o sensor é inserido entre o motor e receptor B B veio motor sensor de binário veio receptor 16

Princípio físico: Medição de binários medição da torção veio equipado com extensómetros nos eixos de deformação mínima/máxima montagem em ponte completa B 45 1 2 B 1 2 4 3 e 1 e o 3 4 2 1 extensóm etros 3 4 esquema de ponte com pleta fig. medição de binário/torsão por extensometria 17

Comentários: ligação veio/exterior Medição de binários medição da torção via contactos e escovas (slip-rings/brushes) caso a na tabela; via sistemas indutivos ou capacitivos caso b. medição simultânea da velocidade e logo potência medição de binário por torção gama de binários <2 <1.35 <0.011 knm gama de velocidades <10000 <1000 <5000 rpm gama de potências <2000 <130 <6 kw linearidade 0.25 0.25 % pe alimentação 10 10 V dc/ac sensibilidade 2 mv/v pe transmissão do sinal caso b caso a caso a codificador p/vel. ang. sim não sim resolução N/A 360 /volta saída N/A TTL (10 ma) 18

Problema Exemplificativo Para a medição do esforço fornecido por um motor de automóvel cuja curva de binário é fornecida na figura da direita, é eleito um sensor de binário cujas características são apresentadas na tabela do lado. sensor de binário gama 300 Nm saída nominal 5 Vdc alimentação 11-26 Vdc linearidade 0.2 %S histerese 0.1 %S sens. Zero à Temp. 0.015 %S/ C preço 2400 USD 0 [RPM] 5000 A velocidade de rotação é medida por um sensor digital com 360 impulsos por volta e lido a uma frequência de 5Hz. A aquisição do binário utiliza um conversor A/D de 12bits, com entrada em tensão ± 5 Vdc e ruído de 3 LSB. a) Determine a precisão absoluta do sensor se fosse lido por um instrumento ideal. b) Determine a gama de saída esperada. Determine a precisão da aquisição do binário. c) Estabeleça a expressão da leitura da velocidade e deduza a sua precisão. d) Conclua quanto à relação entre potência mecânica e os valores adquiridos. Qual é a precisão? 19 180 [Nm] 0

Problema Exemplificativo sensor de binário a) Determine a precisão absoluta do sensor se fosse lido por um instrumento ideal. a) Não havendo informação de temperatura, só podemos considerar dois tipos de erro: linearidade: S,lin b 0.2% *300Nm 0.6Nm S,h ist histerese: b 0.1% *300Nm 0.3Nm S S,lin S,hist Resulta assim a precisão do sensor: b b b 0.9Nm 20

Problema Exemplificativo sensor de binário b) Determine a gama de saída esperada. Determine a precisão da aquisição do binário. b) A partir do gráfico da direita, estimamos um binário variando entre 40 Nm e 160 Nm. Da informação da tabela, e assumindo a linearidade do sensor, deduz-se uma saída proporcional ao binário: V kb, onde a sensibilidade vale: k 5 Vdc 300 Nm 0.0167 V / Nm16.7mV / Nm A saída do sensor vai assim variar entre 0.667V e 2.67V. n intav B intakb B Juntando o CAD, obtém-se: n A gama de variação é facilmente calculada, variando entre min 2321 et A resolução da medida do binário será b 0.146Nm A precisão é então: b S b CAD 1 Ak b 0.9 3* 0.146 1.34 Nm n max 3140. 21

Problema Exemplificativo sensor de binário c) Estabeleça a expressão da leitura da velocidade e deduza a sua precisão. c) A velocidade é obtida na saída do codificador incremental com resolução separadas por um período n n 1 2 1 o 2 o s T 1/ f 0.2 : 2 1 n 2 n1 T T O único erro é a resolução da leitura: f 5 / s 87mrad / s T 1 entre duas leituras 22

Problema Exemplificativo sensor de binário d) Conclua quanto à relação entre potência mecânica e os valores adquiridos. Qual é a precisão? d) A potência mecânica é o produto do binário pela velocidade: P b A leitura dos dois parâmetros fornece dois valores b m para o binário e m para a velocidade. A definição da b b m b precisão fornece limites para os erros: m b ou seja m m b b com com 1 1 Logo P b b b b b b m m m A precisão na medida da potência corresponde a majorar o erro: aqui podemos assumir um valor conservador com os 4200*2* 60 dois máximos P b b 160*0.087 *1.34 603W max max 3300*2* 60 a comparar com a potência máxima: 160* 55300W P P max 603 55300 1.1% P max resulta num erro relativo ao máximo: 23