• Nenhum resultado encontrado

PTC3421 Instrumentação Industrial. Pressão Parte II V2019A R. P. MARQUES PROF.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "PTC3421 Instrumentação Industrial. Pressão Parte II V2019A R. P. MARQUES PROF."

Copied!
26
0
0

Texto

(1)

PTC3421 – Instrumentação Industrial

Pressão – Parte II

V2019A

(2)

O selo de mercúrio impede que o vapor tenha contato com o

fluído colorido ou escape para o meio ambiente.

Selagem

PTC3421 PRESSÃO - II 2

selo de mercúrio vapor

h

(3)

Selagem

processo fluído de medição (mais pesado) fluído de selagem (mais leve) fluído de selagem (mais pesado) fluído de medição (mais leve) instrumento

(4)

Selagem

(5)

Conversores

Os elementos primários vistos, especialmente os diafragmas, geram deslocamentos mecânicos como medida de pressão.

Os seguintes conversores, muito utilizados na Indústria, são utilizados para converter esses deslocamentos em sinais elétricos:

Células capacitivas;

LVDTs (Linear Variable Differential Transformers);

Extensômetros (strain gauges).

Esses dispositivos, adequados em geral para pequenos deslocamentos, obviamente também servem para medir deslocamentos, independente de sua associação com medidas de pressão.

(6)

Conversores

Células Capacitivas

PTC3421 PRESSÃO - II 6 diafragma (armadura móvel) armadura fixa p

(7)

Conversores

Células Capacitivas

p C A B A B

(8)

Conversores

Células Capacitivas

PTC3421 PRESSÃO - II 8 p1 p2 óleo armaduras móveis armadura fixa

(9)

Conversores

Células Capacitivas

p1 p2 C1 C2 B C A A C B

(10)

Conversores

Células Capacitivas

PTC3421 PRESSÃO - II 10

O deslocamento mecânico do diafragma causa uma variação na capacitância, de forma que pode-se inferir a pressão medindo-se a capacitância.

É necessário um circuito eletrônico para isso, além do que não linearidades afetam diretamente a medida.

(11)

Conversores

Células Capacitivas – Medida de Capacitância

Como medir capacitância?

Diversas técnicas podem ser utilizadas. Algumas técnicas comuns são as seguintes:

◦ Onda quadrada / Tensão

Com um resistor em série, alimenta-se o circuito com uma onda quadrada (a constante de tempo depende da capacitância) e mede-se o valor médio da saída;

onda quadrada

tensão no capacitor

tensão no capacitor (valor médio)

(12)

Conversores

Células Capacitivas – Medida de Capacitância

PTC3421 PRESSÃO - II 12

◦ Onda quadrada / Frequência

Com um resistor em série, alimenta-se o circuito com uma tensão constante positiva. Quando a tensão no capacitor atingir um valor pré-determinado (e.g. metade da tensão de alimentação) chaveia-se a fonte para uma tensão negativa e assim por diante. Mede-se a frequência de chaveamento, que depende da constante de tempo do circuito que por sua vez depende da capacitância.

onda quadrada tensão no capacitor

+50% amplitude

(13)

Conversores

Células Capacitivas – Medida de Capacitância

◦ Onda senoidal / Frequência

Com um resistor em série, alimenta-se o circuito com uma tensão senoidal com uma dada frequência ω. Como a impedância do capacitor varia com a frequência, basta medir o valor efetivo da tensão no resistor (mais adequado do que medir no capacitor) e deste valor inferir a capacitância.

OBS. Como a impedância do capacitor também depende da resistência e indutância parasitas, o ideal seria utilizar várias frequências para melhorar a qualidade da medida.

(14)

Conversores

Células Capacitivas – Medida de Capacitância

PTC3421 PRESSÃO - II 14

◦ Oscilador / Frequência

Liga-se o capacitor a um circuito integrado astável (e.g. 555) e implementa-se um oscilador. A capacitância

pode ser inferida a partir da frequência de oscilação.

(15)

Conversores

LVDTs

Um LVDT (Linear Variable Differential Transformer ou Linear Variable

Displacement Transducer, etc.) é um dispositivo utilizado para medir

deslocamentos lineares. movimento bobina primária bobina secundária 1 bobina secundária 2 núcleo ferromagnético

(16)

Conversores

LVDTs

PTC3421 PRESSÃO - II 16

Conforme o núcleo se desloca, a tensão efetiva em uma bobina secundária diminui enquanto que na outra aumenta.

Adicionalmente, a diferença de fase entre as tensões permite inferir a direção do movimento. movimento bobina primária bobina secundária 1 bobina secundária 2 núcleo ferromagnético

(17)

Conversores

LVDTs - Características

◦ LVDTs são sensores potencialmente bastante precisos;

◦ Não há contato físico entre o núcleo, que se move, e as bobinas fixas, portanto não há atrito nem desgaste mecânico envolvido na operação do dispositivo (particularmente útil em ambientes sujeitos a vibração).

◦ A eletrônica envolvida pode se situar fora do dispositivo, e o circuito magnético é extremamente robusto (podendo ser selado), portanto um

LDVT pode ser utilizado em condições extremas de temperatura, tanto muito baixas como muito altas ou mesmo em ambientes explosivos.

◦ Efeitos como histerese e similares são mínimos (isso garante excelentes sensibilidade e repetibilidade).

◦ LVDTs podem ser construídos com dimensões bastante reduzidas (alguns milímetros – e.g. para sensores de pressão) ou extremamente grandes

(18)

Conversores

Extensômetros

PTC3421 PRESSÃO - II 18

A resistência elétrica R de um resistor é, em termos simples, dada pela seguinte fórmula: R = ρ L / S, onde R [Ω] é a resistência; ρ [Ω/m] é a resistividade do material; L [m] é o comprimento do resistor; S [m2] é a seção transversal do resistor.

Quanto maior o comprimento maior é a resistência, e quanto maior a seção transversal, menor é a resistência.

S L

(19)

Conversores

Extensômetros

Se um resistor sofrer uma deformação elástica, tanto L como S variam:

S L L’ S’ L” S” S’ < S e L’ > L daí R’ > R S” < S e L” > L daí R” > R R = ρ L / S

(20)

Conversores

Extensômetros

PTC3421 PRESSÃO - II 20

Se o resistor for colado a um diafragma, qualquer deflexão sofrida por este ocasionará uma variação (usualmente bem pequena) na

resistência.

Quando um resistor é utilizado para medir deflexões dessa forma, ele é chamado extensômetro.

Originalmente (nos idos de 1940) eram utilizados fios. Hoje em dia são utilizados majoritariamente resistores em lâminas, muito mais

convenientes para fixação, com maior deformação relativa e uma superfície maior para dissipação de calor.

(21)

Conversores

Extensômetros – Medida de Resistência

A forma mais prática para usar extensômetros em diafragmas, é usá-los em ponte.

A tensão V medida no voltímetro é dada por

V = ( R1’/(R1+R1’) – R2’/(R2+R2’) ) VCC

Em particular, se R1/R1’ = R2/R2’ então

(22)

Conversores

Extensômetros – Medida de Resistência

PTC3421 PRESSÃO - II 22

O seguinte arranjo, com quatro resistores é particularmente conveniente.

Os resistores R1-4e R3-6 estão dispostos

radialmente.

Os resistores R2-3e R5-6 estão dispostos

tangencialmente.

Ocorrendo flexão do diafragma R1-4e R3-6aumentam

(comprimento aumenta e a seção diminui) R2-3e R5-6diminuem

(23)

No circuito tem-se

Ocorrendo flexão do diafragma: R5-6 / ( R1-4 + R5-6 ) diminui

(R1-4aumenta e R5-6diminui)

R3-6 / ( R2-3 + R3-6 ) aumenta

(R2-3diminui e R3-6aumenta)

Com isso

- A tensão diferencial no voltímetro é maximizada e a sensibilidade do instrumento aumenta;

- Todos os componentes estão à mesma temperatura;

- O ruído em ambos os terminais é apro-ximadamente o mesmo.

Conversores

(24)

Observações

PTC3421 PRESSÃO - II 24

Os conversores apresentados servem também como medidores de deslocamento linear e variáveis relacionadas como vibração e força. Todos se prestam para utilização por sistemas digitais, particularmente porque a compensação de não linearidades é mais convenientemente feita por software.

Células capacitivas e extensômetros são mais adequados a pequenos deslocamentos, enquanto LDVTs são frequentemente também

(25)

Observações

Extensômetros são também muito utilizados para medir força, baseados na deformação de suportes ou acoplamentos em implementações

lineares (especialmente medida de peso) como também para medir torque em implementações rotativas (especialmente em eixos de transmissão).

Nessas aplicações eles são denominados células de carga. SENSOR DE PESO

(26)

Observações

PTC3421 PRESSÃO - II 26

Referências

Documentos relacionados

Corte mecanizado é todo aquele onde um sistema automático manipula a tocha de plasma. Os sistemas pode ser simples como uma “tartaruga” ou até os mais

Sabe-se que as praticas de ações de marketing social tem inúmeras funções, dentre estas o papel de atuar na mudança de valores, crenças e atitudes, porém os alunos da

Esse tipo de aprendizagem funciona não no regime da recognição (DELEUZE, 1988), que se volta a um saber memorizado para significar o que acontece, mas atra- vés da invenção de

Os dados foram discutidos conforme análise estatística sobre o efeito isolado do produto Tiametoxam e a interação ambiente/armazenamento no qual se obtiveram as seguintes

Consulte a Secção 11 para obter informações pormenorizadas sobre sintomas e efeitos na saúde.. Classificação conforme Regulamentação (EC)

7.234/2010 e o Decreto 7.416/2010, torna público o presente Edital que estabelece as normas e critérios para seleção de estudantes da Educação Profissional e Técnica de Nível

Os resultados mostraram que a combinação que apresentou os melhores resultados em termos de qualidade dos bolos (maior volume específico, maior umidade do miolo, menor

§ 2 o É de 11% (onze por cento) sobre o valor correspondente ao limite mínimo mensal do salário-de-contribuição a alíquota de contribuição do segurado contribuinte