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
𝑉𝑠 = −𝑅𝑂 ∗ [𝑉𝐴1 𝑅 + 0 + 𝑉𝐴3 4𝑅 + 0] = −𝑅𝑂 ∗ [ 𝑉𝐴1 𝑅 + 𝑉𝐴3 4𝑅] = 1 ∗ [ 5 1+ 5 4] = 6.25 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠 ΔR = 5% de 1K = 0,05 KΩ Δ4R = 5% de 4K = 0,2 KΩ ΔR0 = 1% de 1K = 0,01 KΩ 𝛿𝑉𝑠 𝛿𝑅 = 𝑅𝑂 ∗ [ 𝑉𝐴1 𝑅2] = 1 ∗ [ 5 12] = 5 𝛿𝑉𝑠 𝛿4𝑅 = 𝑅𝑂 ∗ [ 𝑉𝐴3 4𝑅2] = 1 ∗ [ 5 42] = 0,3125 𝛿𝑉𝑠 𝛿𝑅𝑂 = [ 𝑉𝐴1 𝑅 + 𝑉𝐴3 4𝑅] = [ 5 1+ 5 4] = 6,25 Portanto ∆𝑉𝑠 = √( 𝛿𝑉𝑠 𝛿𝑅 ∆𝑅) 2 + (𝛿𝑉𝑠 𝛿4𝑅∆4𝑅) 2 + (𝛿𝑉𝑠 𝛿𝑅0∆𝑅0) 2 = ∆𝑉𝑠 = √(5 ∗ 0,05)2+ (0,3125 ∗ 0,2)2+ (6,25 ∗ 0,01)2 = ∆𝑉𝑠 = √0,0625 + 0,0039 + 0,0039 = 0,265 Portanto: 𝑉𝑠 = [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 montado no 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 do Instrumento Nome do Instrumento Recebe/Transmite Local de Instalação a) b) c) RESPOSTA: a) TAG do Instrumento Nome do Instrumento Recebe/Transmite Local de Instalação LT101 Transmissor de Nível conexão ao processo/elétrico montado no campo; LIC101 Controlador Indicador de Nível elétrico/elétrico e visual montado em painel LCV101 Válvula Controladora de Nível elétrico/conexão ao processo montada no campo
b) TAG do Instrumento Nome do Instrumento Recebe/Transmite Local de Instalação PT Transmissor de Pressão conexão ao processo/indefinido montado no campo; PC Controlador de Pressão indefinido/indefinido montado em painel; TC Controlador de Temperatura Indefinido/indefinido montado em painel; TT Transmissor de Temperatura conexão ao processo/indefinido montado no campo; PCV Válvula Controladora de Pressão indefinido/conexão ao processo montada no campo. c) TAG do Instrumento Nome do Instrumento Recebe/Transmite Local de Instalação FE Elemento Primário de Vazão vazão/conexão ao processo montado no campo PT Transmissor de Vazão conexão ao processo/elétrico montado no campo; FY Computação da Vazão (raiz quadrada) elétrico/elétrico montado no campo LY Computação de Nível (somatório) elétrico/elétrico montado no campo; LIC Controlador Indicador de Nível elétrico/elétrico e visual montado em painel
LT Transmissor de Nível conexão ao
processo/elétrico montado no campo FIC Controlador Indicador de Vazão elétrico/elétrico montado em painel HS Chave de Comando Manual mecânico/elétrico montada em painel FY Conversor de Sinal (corrente para pressão) elétrico/pneumático montado no 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 = 𝑉
2𝑛−1
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.
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
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
10) Defina o que é tubo de Bourdon e cite três tipos deste tubo.
FORMULÁRIO:
