Atividade prática 02

PARTE A

1. Dê exemplo de três tipos de transdutores e explique o seu modo de operação

Transdutor

E usado para descrever qualquer item que transforma informação de uma para outra.

Trandutores para medição de temperatura

É um dispositivo que converte a quantidade térmica em qualquer quantidade física, como energia
mecânica, pressão e sinais elétricos, etc.
Por exemplo. Em termopar, a diferença de potencial elétrico é produzida devido à diferença de
temperatura entre seus terminais. Então, termopar é um transdutor de temperatura.

Termômetros à dilatação de líquidos em recipiente de vidro

Apresentam um reservatório, cujas dimensões determinam a sensibilidade desejada. É

preenchido por líquidos: mercúrio, álcool, tolueno ou acetona. Quando se utiliza mercúrio,
podem ser empregados até 550ºC, desde que se adicione gás inerte sob pressão a fim de evitar a
vaporização do Mercúrio. O líquido é inserido num tubo capilar uniforme, fechado na parte
superior. Após a calibração, a parede do tubo é graduada em graus ou frações. Nos termômetros
industriais o bulbo de vidro é protegido por um poço metálico e o tubo capilar por um invólucro
metálico.

Modo de operação

. Os transdutores de temperatura detectam a temperatura ambiental ou de uma superfície

mediante um termo elemento ou uma resistência (Pt100, Pt1000), e convertem-na num sinal
elétrico. Um transdutor de temperatura conectado a um controlador pode assim regular um
processo. Isto permite controlar a temperatura de um recinto, e com a ajuda de um controlador
inteligente ativar um ar acondicionado caso seja necessário.

Transdutores de deslocamentos
medida de pressão é uma das medidas mais importantes, pois outras medidas podem ser
realizadas a partir dela. Nessa aula serão apresentados elementos que constituem os sensores de
pressão.

Transformador linear diferencial variável (LVDT)

consiste num conjunto de núcleo magnético variável com três bobinas que formam um
transformador. Uma das bobinas é o primário, as demais compõem o secundário que modificam
a tensão de saída do transformador, à medida que o núcleo desliza a fim de identificar um
deslocamento através da tensão produzida na saída.

Os sensores LVDT apresentam a possibilidade de medir deslocamentos, com alcances típicos de

100 mm a 25 cm e sensibilidade de 100mV/cm a 40 mV/mm. São vantagens do LVDT o custo
relativamente baixo, dispositivos sólidos e robustos que apresentam grande vida útil.

Uma das principais desvantagens do LVDT é o núcleo estar obrigatoriamente em contato com a
superfície para medir o deslocamento. O LVDT é aplicado em deslocamentos, deflexão de vigas,
variação de espessuras de peças, nível de fluido (posição de cilindros hidráulicos) e em
velocidade de aceleração (suspensão automotiva). O LVDT é usado também em posicionadores
de precisão como em máquinas, ferramentas, CNC e robôs industriais

Trandutores medidores de vazão

Nas instalações industriais o transporte de materiais se dá em grande parte através de tubulações.

A medida de vazão é muito importante para monitoramento de processos industriais.

Medidores de quantidade por pesagem

Esses dispositivos são empregados para medir geralmente sólidos em kg e toneladas. Um

exemplo desse tipo de medida é uma balança industrial.

Como se caracterizam os transdutores para medição de Temperatura

Principais características dos transdutores de temperatura

  A entrada para eles são sempre as quantidades térmicas
 Eles geralmente convertem a quantidade térmica em quantidade elétrica
 Eles são geralmente usados para a medição da temperatura e do fluxo de calor

2. Fale dos transdutores fotoelétricos e explique o principio de funcionamento de cada

um deles.

Esses sensores também são denominados sensores óticos, os quais manipulam a luz para detectar
a presença de um acionador o qual, na maioria das aplicações, é o próprio produto..

Transdutores fotoelétricos ativos

Os sensores que necessitam transmissor e receptor de infravermelho separado são denominados

ativos.

Princípio de funcionamento dos Sensores fotoelétricos ativos

Sensores fotoelétricos ativos de proximidade apresentam um transmissor que envia um feixe de

luz através de um diodo emissor de luz. Esses emitem flashes de alta potência e de curta duração,
pois isso evita que o receptor seja “sensibilizado” pela luz ambiente. O receptor é composto por
um fototransistor que é sensível à luz que, em conjunto com um filtro sintonizado na mesma
frequência de pulsação dos flashes do transmissor, faz com que o receptor detecte somente a luz
do transmissor.

Figura 1: Princípio da detecção ótica.

Trandutores fotoelétricos passivos

Os que apresentam somente receptores são classificados passivos, pois não emitem ondas
infravermelhas, apenas detectam a movimentação dessas nas suas áreas de atuação.

Princípio de funcionamento

O funcionamento desse tipo de sensor está relacionado com a transmissão e recepção de luz na
região infravermelha que é invisível para o ser humano, de forma a detectar (por reflexão ou
interrupção) a presença do acionador.

4. Indique as vantagens e desvantagens dos termistores comparados com resistores

metálicos

Vantagens do termístor: tem maior resistividade e assim, podem ser feitos bem pequenos e
ainda assim terem alta resistência. Seu tamanho lhes possibilita serem utilizados mais facilmente
nas medidas de temperatura de uma área pequena. A massa menor resulta no elemento que mais
rapidamente atinge determinadas temperaturas e, assim, são úteis para medidas em que as
temperaturas variam rapidamente.
Desvantagens do termístor: é que um instrumento calibrado para uso com um termístor
frequentemente necessitara recalibração, e utlizado com um termístor substituto.

Vantagens dos termistores

Apresentam alta saída

são rápidos

Apresentam apenas dois fios

Desvantagens dos termistores

Faixa de temperatura limitada

Fragil

Necessitam de um fonte de alimentacao

Apresentam um auto aquecimento

Nao linear

5. Explique o funcionamento de termômetro bimetálico. E Do manual “Instrumentação e

controle” nas páginas 39 e 40 resolvam os exercícios: 1, 2, 7 e 9.

Termômetro bimetálico Consiste de lâminas de coeficiente de dilatação linear diferente, as quais

são unidas a fim de proporcionar um movimento resultante. Ao variar a temperatura, as lâminas
apresentarão uma curvatura proporcional que pode ser empregada para indicar temperatura. Os
termômetros bimetálicos podem ser enrolados em espiral ou hélice. O termômetro mais
empregado é o de lâmina helicoidal, que consiste de um tubo ligado por um eixo e um ponteiro
conectado na parte superior que indica a temperatura. A faixa de trabalho desses termômetros é
de -50º a 800ºC, sendo sua escala bastante linear e apresenta precisão de ±1%.

6. Especifique a forma de entrada e de saída de informação para os seguintes dispositivos

mencionados abaixo:

Um velocímetro:

Velocímetro digital
Os velocímetros eletrônicos estão acoplados a um sensor, que conta os pulsos elétricos girados
pelos giros do motor. Um minicomputador lê essas pulsações e gera a informação, ou seja, os
quilômetros por hora.

Velocimetro mecânico

o velocímetro mecânico, possui um imã acoplado a um cabo que recebe o giro das rodas. O imã,
consequentemente, também gira e cria um campo magnético que movimenta o eixo dos
ponteiros. Quanto mais rápido esse imã roda, mais o ponteiro sobe, mostrando, dessa maneira,
uma velocidade maior.

Hidrômetro
O hidrômetro é um instrumento responsável por medir o volume de água

Termopar: O funcionamento do termopar é a partir da diferença de temperatura entre as suas

extremidades, ou seja, entre a extremidade unida e a extremidade livre dos metais. Por causa
dessa construção surge uma diferença de potencial que pode ser medida, assim a temperatura
também pode ser estimada.

A entrada para eles são sempre as quantidades térmicas

Eles geralmente convertem a quantidade térmica em quantidade elétrica

O termopar tem duas extremidades, onde a extremidade livre é conectada no voltímetro, que
realiza a medição da tensão de saída do par termoelétrico. Após essa medição da tensão é
possível determinar a temperatura em que a outra extremidade se encontra, ou seja, a
extremidade com a junção dos dois metais.

7. Fale do principio de funcionamento dos seguintes dispositivos

Termistores

São semicondutores que variam a Resistência em função da temperatura. São fabricados com
óxido de níquel, cobalto, magnésio, sulfeto de ferro, alumínio ou cobre.

Termômetro de tira bimetalica

Consiste em dois metais soldados ou rebitados de forma a se moverem em conjunto.Os dois
metais tem diferentes coeficientes de dilatação térmica, isto e, o mesmo aumento de temperatura
resulta em diferentes dos metais, no termômetro a tira e enrolado em forma de espiral e assim as
variações de temperatura resultam na rotação da extremidades livre da espirar, assim a
informação sobre temperatura e convertida na informação na forma de expansão e em seguida de
rotação que movimenta um ponteiro na forma de uma escala.

Termopar

E um trandutor que converte informação sobre uma diferença de temperaturas em informação

na forma de forca eletromotriz. A medida de fem pode ser utilizada como medida de
temperatura, nesse caso as duas variáveis não são em geral diretamente proporcionais e
utilizado ou um gráfico de calibração ou uma tabela de referencia.

8. Descreve o principio de operação dos seguintes dispositivos

Célula foto emissora: uma luz incide sobre uma superfície fotossensível forçando a emitir
elétrons, que são atraídos a um eletrodo carregado positivamente fazendo fluir uma corrente.A
interrupção da incidência de luz sobre a superfície sensível origina uma mudança na corrente.

Célula fotocondutora: A luz incide sobre uma distancia fotossensível e forca sua resistência
mudar. A mudança na resistência faz vaiar a corrente no circuito.

Célula fotovoltaico: a luz incide sobre duas as substancias diferentes em conctacto e origina
uma fem a interrupção da luz forca a fem a variar e assim varia a corrente no circuito associado.

9- Explique os critérios que você precisaria adoptar para seleccionar pares de metais para
utilização como termopares.
R: Os critérios a adoptar para selecciona r pares de metais para usar como termopares e nível
temperatura a fazer a leitura:
 O cobre e o constantan regiões com temperaturas entre -100ºC e +400ºC
 O ferro e o constantan regiões com temperaturas entre -100ºC ate 800ºC
 Liga de níquel e uma liga de alumínio regiões com temperaturas entre -200ºC ate
+1200ºC
A platina com uma liga de platina e ródio pode ser regiões com temperaturas entre 0ºC ate
1600ºC.

PARTE B

1. Dê exemplo de tipos de transdutores para medição de deslocamentos e esforços.

Transdutores para medição de deslocamentos

Potenciometro e um trandutor de medição de deslocamento no qual se converte uma rotação ou

deslocamento numa diferença de potencial. O potenciômetro consiste numa resistência na qual e
mantida u a diferença de potencial.

Transformador linear diferencial variável (LVDT)

Os sensores LVDT apresentam a possibilidade de medir deslocamentos, com alcances típicos de

100 mm a 25 cm e sensibilidade de 100mV/cm a 40 mV/mm. São vantagens do LVDT o custo
relativamente baixo, dispositivos sólidos e robustos que apresentam grande vida útil.

Consiste num conjunto de núcleo magnético variável com três bobinas que formam um
transformador. Uma das bobinas é o primário, as demais compõem o secundário que modificam
a tensão de saída do transformador, à medida que o núcleo desliza a fim de identificar um
deslocamento através da tensão produzida na saída.

Transdutores para medição de esforços.

Calibre de tensão

O calibre de tensão são ligados a superfície do componente para o qual se deseja a tensão de
superfície.

2. Diferencie os calibres de esforços na base de folha/fio metálico dos Calibres de tensão na

forma de semicondutor.
A diferença entre os calibres de esforços na base de folha/ fio metálico e calibres de tensão na
forma de semicondutor é pequeno calibre de esforços na base de folha/fio metálico se uma peça
de fio é tracionada, não somente se torna mais longa e mais estreita, como também sua
resistência aumenta enquanto que nos calibres de tensão na forma de semicondutor quando a
temperatura de um resistor varia sua resistência também varia. Assim, um calibre de tensão é
sensível tanto a esforços como a temperaturas.

3. Explique o funcionamento de Comparador pneumático e Do manual “Instrumentação e

controle” nas páginas 39 e 40 resolvam

Comparador é definido como um dispositivo que inclui dois terminais i / p, ou seja, terminais
inversores e não inversores. Um terminal de entrada é alimentado com o sinal i / p de referência
e o i / p restante é alimentado com os valores reais do sinal. O sinal o / p pode ser gerado com
base na diferença entre dois sinais i / p altos ou baixos. Aqui, os sinais de baixo e alto são
denotados por 0 e. O objetivo principal do comparador é comparar duas correntes ou tensões que
são alimentadas para os dois sinais i / p e gera o sinal digital binário o / p que especifica qual é
maior e chamado de comparador.