“Sensors and Trasducers”, o artigo “Sensor Science

Trabalho de Instrumentação Industrial

Lucas Maximiliano Campos Oliveira        

Samara Silva        

Filipe Bonfioli Borges

1 -

Em geral tanto o texto “Sensors and Trasducers”, o artigo “Sensor Science” e as definições apresentadas pelo VIM apresentam as seguintes definições:

Sensor é o elemento do sistema de medição que é diretamente afetado por um fenômeno, corpo ou substancia que contem a grandeza a ser medida. Exemplo: bobina sensível de um termômetro de resistência de platina, tubo de Bourdon de um manômetro.

Transdutor é o dispositivo utilizado em medição que fornece uma grandeza de saída, a qual tem uma relação especificada com uma grandeza de entrada. Exemplo: Termopar, transformador de corrente elétrica.

Muitas vezes sensor e transdutor são utilizados como sinônimos pelo fato de não existir uma definição clara e concisa para os termos.

2 -

O artigo “Sensor Science” apresenta dois problemas relacionados a medição:

• Medição direta ou indireta: Medição direta envolve o processo de “sentir” diretamente o fluxo de energia e informação. Medição indireta usa valores da medição direta para calcular uma outra variável imensurável. O sensor converte a informação de entrada para uma saída. Assim a informação que contém o sinal precisa receber um processamento de sinal para se obter a informação original.
• Medição por inferência ou identificação: Basicamente o problema na medição está relacionado com a precisão, embora amaioria dos desenvolvimentos teóricos e modelos para representar as características dinâmicas de um sinal sejam feitas no contexto da engenhariade controle.

3 -

Os 4   problemas associados à taxonomia na  ciência de sensores são:

• Generalidade ou semelhança: Refere-se à semelhança de objetos separados. Também é conhecida como ordem metafísica por sepreocupar com termos teóricos ou fictícios;
• Composição ou coletividade: Remete à relação da parte com o todo;
• Hierarquia: Relaciona chefe ou membros centrais de grupos de coisas;
• Genealogia ou Evolução: Identificar o parentesco de objetos, sendo eledescendente, ascendente ou colateral;

4 -

Sensores podem ser classificados por suas formas de energia como química, óptica, mecânica, elétrica, térmica, magnética, acústica e nuclear. Os sensores também podem ser classificados por sua função como por exemplo um medidor de temperaturas .

A classificação de sensores permite um estudo mais à fundo , de acordo com o artigo , ao classificar sensores e cada vez mais avançar nas possíveis diferenciações existentes entre eles permite descobrir novas melhorias e saber quando deve-se utilizar cada tipo de classificação .

5 -

Faixa de indicação : 0V a 1000V

Faixa de medição de corrente: 60mA a 400mA

Faixa de medição de tensão continua (DC): 1mV a 1000V

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Entende-se que um multímetro de 3 ½ dígitos pode exibir três dígitos inteiros entre 0 e 9, e um "meio" dígito que exibe o número 1 ou é deixado vazio. Um multímetro de 3 1/2 dígitos exibe até 1999 contagens de resolução. Já um de 8 ½ exibe até 199999999 contagens.

Para uma escalda de 10V a resolução de 0,1V.

7 -

Accuracy pode ser definida como a quantidade de incerteza em uma medição em relação a um padrão absoluto.

Tem-se as parcelas aleatórias e sistemáticas do erro:

[pic 1]

8 -

O resultado da medição de corrente é 18,73mA. Utilizando as informações do catálogo temos:

[pic 2]

• Corrente AC

A parcela de erro sistemático é de 3 unidades

A parcela de erro aleatório é de 1,5%        

Resultado da medição de corrente (21,73 ± 0,32) mA.

• Corrente DC

A parcela de erro sistemático é de 3 unidades

A parcela de erro aleatório é de 0,5%        

Resultado da medição de corrente (21,73 ± 0,11) mA

9 -

De acordo com o catalogo do multímetro o valor da medida está na faixa de 0 a 60mA.

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1. Potência dissipada pelo resistor:

P = R*I² = 100*5 = 2500W

Incerteza padrão de cada mensurando:

u(R) = 0,5% * 100Ω = 0,5

u(I) = 5% * 5A = 0,25

Calculo da incerteza padrão combinada, para o caso em que os erros aleatórios são não correlacionados:

[pic 3]

1. Sabendo que o erro máximo deve ser de 5%, o instrumento a ser melhorado é o amperímetro pois o erro do aparelho é o maior. Assim temos:

[pic 4]

Para que o cálculo da potência não tenho erro maior que 5% é necessário um amperímetro com no mínimo 2.49% de precisão.

11 –  

a)

Primeiro calcula-se a velocidade sem incerteza : [pic 5]