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Instrumentao Industrial

Dep. Eng. Electrotcnica

Instrumentos

Instrumentao IndustrialExactido (Accuracy) (The difference between a measurement reading and the true value of that measurement) Preciso (Precision) (The degree to which an instrument will repeat the same measurement over a period of time) Resoluo (Resolution) quanto consegue resolver valor relativo (The smallest change in a measured value that the instrument can detect) Sensibilidade (Sensivity) valor absoluto (the smallest change in the input (stimulus) that causes a discernible change in the output ) Histerese (Hysteresis) (The delay between the action and reaction of a measuring instrument ) Linearidade (Linearity) (The amount of error change throughout an instrument's measurement range) Repetibilidade (Repetability)

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(The ability to obtain consistent results when measuring the same part with the same measuring instrument) Gama (escala) (Range) (The limit of measurement values that an instrument is capable of reading ) Estabilidade (Stability) (The ability of a measuring instrument to retain its calibration over a long period of time) Tolerncia (Tolerance) (The unwanted but acceptable deviation from a desired dimension)

Instrumentao Industrial(accuracy)

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exactido

Preciso

Exactido

preciso

Erros aleatrios

Erros sistemticos

Instrumentao IndustrialResoluo

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O contacto do potencimetro no desliza ao longo da totalidade do fio saltade um ponto de uma espira para um ponto na espira seguinte. Admitindo que a totalidade do fio tem uma resistncia de 100 ; e que existem 1 000 espiras, cada volta tem uma resistncia de:

100 ; ! 0,1 ; / esp 1000 esp

Quando o contacto se move de uma espira para outra, a resistncia varia de 0,1 ; Assim, o potencimetro pode ser ajustado de 0 a 100 ;, com uma resoluo de 0,1 ;.

Instrumentao Industrial(algumas) caractersticas dinmicas

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Tempo de resposta (response time) Tempo de subida (rise time) Tempo de estabilizao (settling time)

Instrumentao Industrial

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Instrumentos Analgicos(leitura contnua)

Instrumentao IndustrialGalvanmetro DArsonval (microampermetro)

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Corrente elctrica Campo magntico Fora (binrio)

escala

ponteiro Fora controle Fora deflectora bobine

mola espiral

Valores tpicos:

Consumo 25 QA (25 QW a 200 QW) Exactido 2% a 5% (fundo de escala)

Instrumentao IndustrialGalvanmetro DArsonval um instrumento de corrente contnua

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valor real

valor real

f

[Hz]

f0

[Hz]

0

No ligar directo tenso (Rg PP) No ligar terminais invertidos Comear por escalas mais elevadas

Instrumentao IndustrialSendo microampermetro, como medir ampres ?

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I IS

Ig

RS

Rg

Malhas:

VS = Vg ISRS = IgRg I = IS + Ig

RS !

I g Rg IS

Nodos:

RS !

I g Rg I IgI = m.I

m!

Rg RS RS

Corrente mxima do galvanmetro

Instrumentao IndustrialEscalas mltiplas

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Rg

Instrumentao IndustrialVoltmetro

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R

I1V 2V 40 mA 0 50 mA

V

Rg

V I! Rtot

Rtot = Rg + R

Ig P

Extenso de escala

Impedncia (de entrada) R1(R2 // Rg)

I

R2 R3 R4

R2 Rg

VRg

R2

Rg5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 00 10 20

R2 Rg

log

30

40

50

60

70

80

90

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RectificaoNota: pressupe-se que os dodos so ideais (i.e. lineares)

valor eficaz (RMS) Imax

I eficaz !

2 I max ! 0,707 I max 2 ! 0,636 I max

valor mdio

I cc !

2 I max T

(apenas para sinusoidais !) Calibrar para aqueles valores

Instrumentao Industrial

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Valor mdio { { valor mdio sinusoidalUm instrumento com deteco de valor mdio, fornecer um valor incorrecto, para qualquer sinal diferente de um sinal sinusoidal !

Instrumentao IndustrialAlguns parmetros

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factor de for a (" for

factor ") !

Valor eficaz (C .A.) Valor dio (C . A.)

para uma onda sinusoidal:

f.f.!

VRMS VCC

2 Vmax 2 ! ! 1,11 2 Vmax T

Vef = 1,11.Vmed Vmed = 0,9.Vef

Instrumentao IndustrialAlguns parmetros factor de crista (crest factor)

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Vef 1

Vef 2

Vef 1 Vef 2 no entanto, o sinal 1 um sinal muito mais distorcido que o sinal 2

@ recorre-se ao factor de crista (crest factor)

fc !

Vp Vef

(noo da distoro de uma onda)

fc = 1,414

2

fc = 1,43

fc = 4,68

Instrumentao IndustrialVoltmetro TRMS(1) (fc < 3)

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(1)

TRMS = True RMS (verdadeiro valor eficaz)

Instrumentao IndustrialOhmmetro

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Rlim

RI

Raj

Rg

I! I!

V R V Rlim Rg R?

ctes

R? !

V Rlim Rg I

1 R? ! f I

Nunca ligar o Ohmmetro a um circuito sob tenso !

10.000 ;/V

Instrumentao Industrial

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Instrumentao Industrial0 +2 V 1,4 V 0 1 2 3 4 [ms]

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-2 V

+2 V

0 -1,5 V -2 V

3

2

4

1

5

9

6

8

7

Instrumentao IndustrialPontas de provaRS

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O cabo coaxial pode introduzir um aumento de at 100 pF, capacitncia de entrada do osciloscpio (30 pF, 1 M;)

CC VSfonte do sinal

Ci

Ri

cabo coaxial

mandatrio: Ri >> RS

atenuador 9 M; CC Ci Ri

Atenuadoras 10:1 (normal, embora existam outros factores de atenuao)

RS VS fonte do sinal

cabo coaxial

Cabo blindado de baixa capacitncia 9 M; 5 30 pF Base da ponta de prova 40 pF 1 M;

Ponteira

Instrumentao IndustrialDistoro em altas frequnciasCC ca

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cc 0,2 Qs

Ri

Declives de subida e descida Arredondamentos dos cantos

A distoro nota-se quer em modo CA quer em modo CC Deve-se combinao de RS (R interna do gerador) com Ci ({ CC)

X =RSCiTempo de subida: ts =2,2.RSCi

Resoluo:

Instrumentao IndustrialDistoro em baixas frequnciasCC ca

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cc 50 ms

Ri

CC

ca

cc

Ri

O condensador CC impe uma pequena distoro

X = Ri x CC

Ri } 1 M; CC } 0,1 QF

X = 100 ms = T

(dito tilt ou slope ou sag, em ingls)

uma distoro nas baixas frequncias, devida carga/descarga do condensador CC Para evitar distores em baixas frequncias, a largura do pulso no deve ser inferior a (0,1xRiCC)

Le

1 Ri CC 10

Instrumentao IndustrialInput coupling

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Colocando o selector na posio DC mostra o sinal com as componentes AC e DC. Colocando o selector na posio AC bloqueia-se a componente DC (sinal centrado nos zero Volts)

Instrumentao IndustrialTrigger

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Pulso de disparo Sinal de varrimentoExemplo da sinal sem controle de trigger

necessrio que o varrimento se inicie num ponto fixo da onda, opara que se veja um trao estvel

Fontes de disparo: Internas CH1, CH2 VERT MODE

Modos de disparo: AUTO NORM TVNo caso de ser utilizado com uma TV, para sincronizao entre ambos

Externas EXT

Instrumentao IndustrialPositive/negative trigger fonte: o prprio sinal

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