Assunto 1-Introdução aos sistemas de medição

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Instrumentação 
Assunto 1 – Introdução aos sistemas de 
medição 
Prof. Diogo Roberto R. Freitas 
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Prof. Diogo Roberto 
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Principais Grandezas Elétricas e Magnéticas 
 GRANDEZA UNIDADE SÍMBOLO 
Tensão (v, fem) volt V 
Corrente Elétrica (𝐼, 𝑖) ampere A 
Resistência Elétrica (𝑅) ohm  
Condutância (𝜎) siemens S 
Potência (𝑃) watt W 
Energia (𝐸) joule J 
Frequência (𝑓) hertz Hz 
Carga Elétrica (𝑄) coulomb C 
Capacitância (𝐶) farad F 
Indutância (𝐿) henry H 
Intensidade de Campo Magnético (𝐻) ampere/metro A/m 
Fluxo Magnético (Φ) weber Wb 
Densidade de Fluxo Magnético (𝐵) tesla T (Wb/m2) 
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Principais multiplicadores 
PREFIXO FATOR MULTIPLICADOR SÍMBOLO 
tera 1012 ( x 1000000000.000) T 
giga 109 ( x 1000000000) G 
mega 106 ( x 1000000) M 
kilo 103 ( x 1000) k 
mili 10-3 ( x 0,001) m 
micro 10-6 ( x 0,000001)  
nano 10-9 ( x 0,000000001) n 
pico 10-12 ( x 0,000000000001) p 
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 Desde os primórdios da civilização o ser humano necessita medir 
grandezas: tempo, distância (ou comprimento), massa. 
 Exemplos de instrumentos antigos de medição de tempo: relógio de 
sol, clepsidra, ampulheta. 
Introdução aos sistemas de medição 
Fonte: https://www.timecenter.com/pages/articles/img/sundial-cornwall.jpg 
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Fonte 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/70
/Wooden_hourglass_3.jpg/170px-Wooden_hourglass_3.jpg 
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Obs.: Henrique I, rei dos ingleses em 1100 D.C. 
Charlemagne, rei dos francos em 800 D.C. 
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Fonte: https://processandfaith.org/wp-content/uploads/2015/11/weighing-of-the-heart-rit-006.jpg 
Anubis pesando o coração do faraó. 
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 O desenvolvimento das máquinas a vapor nos séculos XVIII e XIX 
levou à revolução industrial, onde moinhos movidos por rodas 
d’água, animais ou vento foram substituídos. 
Revolução industrial 
Fonte: http://s.hswstatic.com/gif/steam-boiler-ft-a.gif 
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Fonte: https://i.ytimg.com/vi/ESfSG2OlQYQ/hqdefault.jpg 
O que precisa ser 
medido nestas 
máquinas? 
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 Desenvolvimento da eletrônica e computação 
 Redes industriais 
 Controle de processos 
Século XX 
Fonte: T. R. Kuphaldt, Lessons In Industrial Instrumentation, 2016. 
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 Sensores inteligentes (smart sensors) 
 Eletrônica embarcada 
 Processamento digital de sinais 
 Comunicação sem fio 
 Pode controlar diretamente atuadores 
 Internet das coisas (IoT – Internet of things) 
 Indústria 4.0 
 Rede elétrica inteligente (smart grid) 
 Transporte autônomo 
 Agricultura (smart farmers) 
 Monitoramento de estruturas (SHM – Structural health monitoring) 
 Sistemas biomédicos 
 Dentre outras aplicações... 
Atualmente, e contando... 
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Internet das coisas (IoT) 
Fonte: https://www.hindawi.com/journals/ijdsn/2012/387192.fig.002.jpg 
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Indústria 4.0 
Fonte: http://www.engineersjournal.ie/wp-content/uploads/2014/05/Domhnall_Carrol-006.jpg 
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Rede elétrica inteligente (smart grid) 
Fonte: https://smartgridtech.files.wordpress.com/2012/05/sg-nature.jpg 
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Transporte autônomo 
Fonte: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/1a/53/5d/1a535d2fe316b8c4b08908b20972300c.jpg 
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Smart farmers 
Fonte: http://www.electronicproducts.com/uploadedImages/Sensors_and_Transducers/Sensors/Fig.%201(1).jpg 
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Monitoramento de estruturas (SHM) 
Fonte: http://www.dicca.unige.it/atashipour/images/images/research/SHM_2.3.png 
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Sistemas biomédicos 
Fonte: http://www.mdpi.com/sensors/sensors-12-
12606/article_deploy/html/images/sensors-12-12606f2-1024.png 
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Elementos de um sistema de medição 
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 Mensurando: grandeza que se deseja medir (distância, temperatura, pressão, 
vazão, ...) 
 Sensor: elemento que produz uma saída proporcional ao mensurando. 
 Exemplos: termômetro de bulbo, termoresistência (RTD – resistance 
temperature detectors) 
 Conversor de variável: converte a variável de saída do sensor em outra forma 
mais conveniente. 
 Exemplo: RTD 
Elementos de um sistema de medição 
Fonte: http://www.omega.com/Temperature/images/PR-20_l.jpg 
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 Processamento de sinal: melhora a qualidade da saída do transdutor, seja 
aumentando ou diminuindo sua amplitude ou removendo interferências e ruídos. 
 Dispositivo de exibição ou gravação: tela ou impressora para apresentar ou 
registrar o resultado medido pelo sistema. 
 Canal de comunicação: o sistema pode ter um canal de comunicação para acesso 
remoto da medição. Pode ser com ou sem fio. 
 Obs.: 
 Transdutor: sensor + conversor 
 Transmissor: transdutor + processamento de sinal 
Elementos de um sistema de medição 
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 Montar um sistema de medição de temperatura usando Arduino e 
LM35 ou TMP36. Exibir a temperatura em um display de 16 x 2 
caracteres. 
 
 Arduino + LM35 
 http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-
temperatura-com-arduino/ 
 Arduino + display 
 http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-
com-arduino.html 
 Dicas: 
 Os programas precisam ser modificados para trabalharem 
juntos. 
Exemplo prático 
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.vidadesilicio.com.br/arduino/basico/lm35-medindo-temperatura-com-arduino/
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.htmlhttp://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
http://blog.filipeflop.com/display/controlando-um-lcd-16x2-com-arduino.html
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 Antes do século XVIII as medidas de comprimento e distância eram derivadas 
de partes do corpo: polegada, pé, jarda, milha. Evidentemente variavam de 
pessoa para pessoa. 
 Em 1801 a França adotou o metro como única unidade de comprimento. Era a 
10−7 parte da distância do quadrante da Terra que passava por Paris. 
 Uma barra de platina foi usada para representar o metro. 
 Logo outros países começaram a adotar o metro. 
 Em 1889 a Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou o metro e o 
quilograma como unidades internacionais de medida. Na época 17 países 
assinaram o tratado. 
 O padrão para o metro e o quilograma são feitos de uma liga de 90% platina e 
10% irídio. 
Unidades de medida 
Fonte: 
https://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram#/media/
File:National_prototype_kilogram_K20_replica.
jpg 
Fonte: 
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_metre#/media/File:U
S_National_Length_Meter.JPG 
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Unidades de medida atualmente 
Fonte: Tradução da publicação do BIPM - Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI 
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Unidades de medida atualmente 
Fonte: Tradução da publicação do BIPM - Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI 
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Unidades de medida atualmente 
Fonte: Tradução da publicação do BIPM - Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI 
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Fonte: Tradução da publicação do BIPM - Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI 
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Unidades de medida atualmente 
Fonte: Tradução da publicação do BIPM - Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI 
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Unidades de medida atualmente 
Fonte: Tradução da publicação do BIPM - Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI 
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 A. S. Morris, L. Langari, Measurement and Instrumentation: Theory 
and Application, 2012. 
 T. R. Kuphaldt, Lessons In Industrial Instrumentation, 2016. 
 Inmetro. Tradução da publicação do BIPM 8ª ed. – Resumo do 
Sistema Internacional de Unidades – SI. Disponível em 
http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/resumo_si.pdf Acessado 
em 20 fev. 2017. 
 
 
Referências 
http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/resumo_si.pdf
http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pdf/resumo_si.pdf