5-instrumentos analógicos

Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica

Instrumentos

Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica

Exactidão (Accuracy)

(The difference between a measurement reading and the true value of that measurement)

Precisão (Precision)

(The degree to which an instrument will repeat the same measurement over a period of time)

Resolução (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)

(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)

Tolerância (Tolerance)

(The unwanted but acceptable deviation from a desired dimension)

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Precisão Exactidão

(accuracy)

Errosaleatórios

Errossistemáticos

precisão

exactidão

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O contacto do potenciómetro não desliza ao longo da totalidade do fio – “salta”de um ponto de uma espira paraum ponto na espira seguinte.

Admitindo que a totalidade do fio tem uma resistência de 100 e que existem 1 000 espiras,cada volta tem uma resistência de:

Quando o contacto se move de uma espira para outra, a resistência varia de 0,1

Assim, o potenciómetro pode ser ajustado de 0 a 100 , com uma resoluçãoresolução de 0,1 .

espesp

/ 1,0 1000

100

Resolução

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(algumas) características dinâmicas

• Tempo de resposta (“response time”)

• Tempo de subida (“rise time”)

• Tempo de estabilização (“settling time”)

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Instrumentos Analógicos

(leitura contínua)

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ponteiro

escala

Forçacontrole

Forçadeflectora

bobine

molaespiral

Galvanómetro D’Arsonval (microamperímetro)

Corrente eléctrica Campo magnético Força (binário)

Consumo – 25 A (25 W a 200 W)

Exactidão – 2% a 5% (fundo de escala)

Valores típicos:

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0

valor real

0

valor real

f [Hz] f [Hz]

Não ligar directo à tensão (Rg )

Não ligar terminais invertidos

Começar por escalas mais elevadas

Galvanómetro D’Arsonval é um instrumento de corrente contínua

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Rg

I

RS

IS

Ig

Malhas: VS = Vg

ISRS = IgRg

Nodos: I = IS + Ig

S

ggS I

RIR

g

ggS II

RIR

I = m.I’

S

Sg

R

RRm

Corrente máximado galvanómetro

Sendo microamperímetro, como medir ampéres ?

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Rg

Escalas múltiplas

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Voltímetro

Rtot = Rg + R Ig

totR

VI V

R

Rg

I

Rg

I R2

R3

R4

Extensão de escala Impedância (de entrada)

R2 Rg

R1

Vg

g

RR

RR

2

2

(R2 // Rg)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

log

0 50 mA

2 V

40 mA

1 V

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Medição de corrente alternada

Imax

RectificaçãoNota: pressupõe-se que os díodos são ideais (i.e. lineares)

valor eficaz (RMS)

valor médio

maxmax 707,0 2

2IIIeficaz

maxmax 636,0 2

IIIcc

(apenas para sinusoidais !)Calibrar para aqueles valores

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Valor médio valor médio sinusoidal

Um instrumento com detecção de valor médio,fornecerá um valor incorrecto, para qualquer sinaldiferente de um sinal sinusoidal !

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( . .) (" ")

( . .)

Valor eficaz C Afactor de forma form factor

Valor médio C A

11,1222

..

max

max

V

V

V

Vff

CC

RMS

para uma onda sinusoidal:

Vef = 1,11.Vmed

Vmed = 0,9.Vef

Alguns parâmetros

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Vef 1 Vef 2

Vef 1 ≈ Vef 2

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

ef

p

V

Vfc

recorre-se ao factor de crista (“crest factor”)

(noção da distorção de uma onda)

Alguns parâmetros – factor de crista (“crest factor”)

fc = 1,43

fc = 4,68

fc = 1,414 2

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Voltímetro TRMS(1) (fc < 3)

(1) TRMS = “True RMS” (verdadeiro valor eficaz)

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RgR Raj

Rlim

I

Nunca ligar o Ohmímetroa um circuito sob tensão !

Ohmímetro

?lim RRR

VI

R

VI

g

gRRI

VR lim?

ctes

IfR 1

?

0 100

0

10.000 /V

V

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0 1 2 3 4 [ms]

+2 V

1,4 V

0

-2 V

+2 V

0

-2 V

-1,5 V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Sensibilidade: 2 cm/V

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• Não atenuadoras – 1:1 (apenas uma ponteira convenientemente isolada)

• Atenuadoras – 10:1 (normal, embora existam outros factores de atenuação)

Ri

cabo coaxial

Ci

RS

VS

CC

fonte do sinal

entrada doosciloscópio

O cabo coaxial pode introduzir um aumento de até 100 pF,à capacitância de entrada do osciloscópio (30 pF, 1 M)

mandatório: Ri >> RS

9 M 5 – 30 pF 40 pF 1 M

Cabo blindadode baixa capacitância

Base da ponta de provaPonteira

Ri

cabo coaxial

Ci

RS

VS

CC

fonte do sinal

entrada doosciloscópio

9 M

atenuador

Pontas de prova

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ca

cc Ri

CC

Distorção em altas frequências

0,2 s

A distorção nota-se quer em modo CA quer em modo CC

Deve-se à combinação de RS (R interna do gerador) com Ci ( CC)

•Declives de subida e descida•Arredondamentos dos cantos

RS

geradorpulsos

Ci

=RSCi

Tempo de subida: ts =2,2.RSCi

Resolução: • Gerador com RS • Ponta de prova atenuadora

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ca

cc Ri

CC

ca

cc Ri

CC

O condensador CC impõe uma pequena distorção(dito tilt ou slope ou sag, em inglês)

É uma distorção nas baixas frequências,devida á carga/descarga do condensador CC

50 ms

Ri 1 M

CC 0,1 F = 100 ms = ½ T = Ri x CC

Para evitar distorções em baixas frequências, a largura do pulso não deve ser inferior a (0,1xRiCC)

CiCRL10

1

Distorção em baixas frequências

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

Input coupling

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• Fontes de disparo:Fontes de disparo:•Internas

• CH1, CH2• VERT MODE

•Externas• EXT

• Modos de disparo:Modos de disparo:• AUTO• NORM• TV

Pulso de disparo

Sinal de varrimento

Onda de entrada

É necessário que o varrimento se inicie num ponto fixo da onda, opara que se veja um traço estável

Trigger

No caso de ser utilizado com uma TV,para sincronização entre ambos

Exemplo da sinal sem controle de trigger

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Positive/negative trigger – fonte: o próprio sinal

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