MEDIDORES DE VELOCIDADE, MEDIDORES DE POSICAO E CALIBRACAO DE SENSORES

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E 
TECNOLOGIA DO MARANHÃO, CAMPUS COELHO NETO 
CURSO: AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL / MÓDULO: IV 
DISCIPLINA: INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 
PROFESSOR: JHONATAN PERES 
 
 
 
 
 
 
MEDIDORES DE VELOCIDADE, MEDIDORES DE POSIÇÃO E 
CALIBRAÇÃO DE SENSORES 
 
 
 
 
DISCENTES: 
JACIELLE RODRIGUES DA SILVA 
JASSILENE RODRIGUES SILVA 
MATHEUS DE SOUSA OLIVEIRA 
TAINARA DE FREITAS FERREIRA 
 
 
 
 
 
COELHO NETO - MA 
2020 
JACIELLE RODRIGUES DA SILVA 
 JASSILENE RODRIGUES SILVA 
 MATHEUS DE SOUSA OLIVEIRA 
 TAINARA DE FREITAS FERREIRA 
 
 
 
 
 
MEDIDORES DE VELOCIDADE, MEDIDORES DE POSIÇÃO E 
CALIBRAÇÃO DE SENSORES 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado a disciplina de 
instrumentação industrial ministrado 
pelo professor: Jhonatan Peres como 
pré-requisito obrigatório para 
aprovação na mesma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COELHO NETO – MA 
2020 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO..............................................................................................4 
2. MEDIDORES DE VELOCIDADE...................................................................5 
3. MEDIDORES DE POSIÇÃO..........................................................................6 
3.1 Tipos de sensores de posição...........................................................6 
4. CALIBRAÇÃO DE SENSORES....................................................................8 
5. CONCLUSÃO.............................................................................................10 
6. REFERÊNCIAS...........................................................................................11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 O presente trabalho trata-se de uma pesquisa sobre medidores de 
velocidade, medidores de posição e calibração de sensores. No qual o medidor 
de velocidade é o instrumento responsável pela medição e registro da velocidade 
de automotores, destinado ao monitoramento das vias de trânsito. Existem uma 
variedade de tipos diferentes de medidores de velocidade, no qual cada tipo vai 
depender das condições presente no seu sistema, como é o caso da faixa de 
medição, sua precisão entre outros. Os medidores de velocidade são divididos 
em quatros tipos: Fixo, Estático, Portátil e Móvel. 
Em relação aos medidores de posição trata-se de dispositivos que 
convertem um parâmetro físico, relacionado a posição de um objeto, em uma 
saída elétrica. E cabe destacar a calibração de sensores que é um processo de 
descobrir o erro sistemático (uma espécie de desvio constante) e a máxima 
incerteza de medição associada a um determinado instrumento. 
 
5 
 
2. MEDIDORES DE VELOCIDADE 
Os medidores de velocidade são divididos em quatro tipos: 
Fixo: instrumento automático, instalado em local definido e em caráter 
permanente. Estático: instrumento automático, que funciona sob supervisão de 
um operador, cujas características construtivas permitem seu uso em diferentes 
locais. Portátil: instrumento direcionado manualmente para o veículo alvo por 
operador. Móvel: instrumento instalado em veículo que se movimenta ao longo 
da via para proceder à medição da velocidade do veículo alvo. 
É importante destacar que os medidores de velocidade sejam aprovados 
pelo Inmetro nas verificações subsequentes eles precisam atender os valores de 
erros máximos admissíveis, que são: Instrumentos fixos, estáticos e portáteis: 
 para velocidades menores ou iguais a 100 km/h: ± 5 km/h; para velocidades 
maiores do que 100 km/h: ± 5%; 
 instrumentos móveis: 
para velocidades menores ou iguais a 100 km/h: ± 7 km/h; 
para velocidades maiores do que 100 km/h: ± 7%. Os erros máximos admissíveis 
em serviço (fiscalização) para medidores de velocidade fixos, estáticos e 
portáteis são de ± 7 km/h para velocidades até 100 km/h e ± 7 % para 
velocidades maiores que 100 km/h. 
Os erros máximos admissíveis em serviço para medidores de 
velocidade móveis são de ± 10 km/h para velocidades até 100 km/h e ± 10 
% para velocidades maiores que 100 km/h. Como os erros de medição existem 
e os medidores de velocidade são aprovados quando respeitados os limites 
máximos de erros estabelecidos pelo Inmetro, esses erros devem ser 
descontados do valor medido para não incorrer equívocos nas multas: Por 
exemplo, para medições realizadas com medidores de velocidade fixos para 
velocidade limite da via de 80 km/h deve ser descontado o valor do erro de 
medição de 7 km/h. Ou seja: Valor considerado = Valor medido – 7 km/h. 
 
6 
 
3. MEDIDORES DE POSIÇÃO 
Os sensores de posição são dispositivos que convertem um parâmetro 
físico, relacionado à posição de um objeto, em uma saída elétrica. Esses 
dispositivos podem ser utilizados tanto para uma medição exata quanto para 
uma medição de aproximação de um objeto ou material, sensor de distância. Os 
transdutores relacionados, embarcados, a estes sensores podem ser os mais 
diversos e aplicados a outro tipo de medida. 
Dois métodos principais são utilizados para se detectar a posição de um 
objeto: por contato ou sem contato com o objeto. Chaves limitadoras ou 
potenciômetros, por exemplo, envolvem contato físico com o objeto a ser 
detectado. No entanto, existem casos onde o ambiente não permite contato, 
sendo utilizados assim sensores magnéticos, por efeito Hall, por ultrassom, entre 
outros. 
3.1 Tipos de sensores de posição 
 Chave limitadora: são dispositivos de contato eletrônico, simples, de baixo 
custo e com variedade de tipos e tamanhos. Quando um objeto entre em contato 
com a chave limitadora, a mesma aciona um sistema eletrônico para ligar, 
desligar ou contar a quantidade de produto, quando interligada a um sistema 
eletrônico apropriado. Sensor de posição resistivo: Denominado potenciômetro 
ou transdutor de posição, esse tipo de transdutor é utilizado como reostato ou 
como divisores de tensão. 
A grande vantagem é que são baratos e simples. Sensor de posição por 
efeito Hall: Quando submetido a um campo magnético, um elemento ou sensor 
Hall responde com uma saída em tensão elétrica proporcional a intensidade do 
campo. Esse sensor pode ser utilizado como sensor de proximidade. Sensor de 
posição por ultrassom: O funcionamento desse tipo de sensor baseia-se na 
excitação de um transdutor acústico, por pulsos de tensão, causando vibração. 
A medida do tempo ente o feixe incidente e o feixe refletido determinam a 
distância ou a posição do objeto. Sensores fotoelétricos ou Ópticos: Esses 
dispositivos são aqueles que respondem a um sinal de luz (visível ou 
infravermelho) na presença de objetos transparentes ou opacos, de porte grande 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_dist%C3%A2ncia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sensor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ultra-som
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ultra-som
7 
 
ou pequeno, estáticos ou em movimento. Essa família de sensores utiliza uma 
unidade emissora que produz um feixe de luz o qual é detectado por um receptor. 
Quando o feixe é interrompido, a presença do objeto é detectada. Sensores do 
tipo encoder: Um encoder incremental é um disco dividido em setores que são 
alternadamente transparentes e opacos. Uma fonte luminosa é posicionada em 
um dos lados do disco, e no outro lado há um sensor óptico. Com a rotação do 
disco, a saída do detector alterna entre dois estados (passando luz ou não) 
fornecendo, assim, uma saída digital. Pode-se contar os pulsos gerados para 
saber a posição angular da haste ou do cabo do sensor. 
 A resolução máxima é limitada pelo número de janelas (setores 
transparentes ou opacos) existentes em um disco, podendo ser aumentada pela 
detecção das bodas das janelas. Uma grande desvantagem 
do encoder incremental é a necessidade de contadores externos para 
determinar o ângulo absoluto para uma dada rotação. Na pratica 
um encoder incremental de posição pode ser formado por uma régua linear, ou 
poruma disco de baixa inércia, interfaceado a um dispositivo cuja posição deve 
ser determinada. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Encoder_(automa%C3%A7%C3%A3o_industrial)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Encoder_(automa%C3%A7%C3%A3o_industrial)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Encoder_(automa%C3%A7%C3%A3o_industrial)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Encoder_(automa%C3%A7%C3%A3o_industrial)
8 
 
4. CALIBRAÇÃO DE SENSORES 
A forma mais comum de se realizar uma calibração é através 
da comparação direta do instrumento a ser calibrado, com um instrumento de 
procedência conhecida, que é periodicamente avaliado com base em normas 
internacionais, conhecido como “padrão”. Por exemplo, um sensor de 
temperatura a ser calibrado e o padrão são imersos em um mesmo líquido, em 
condições de laboratórios controladas, para que as duas medições possam ser 
comparadas e analisadas matematicamente. 
Cada tipo de grandeza de medição (dimensional, massa, temperatura 
etc.) possui padrões, físicos ou matemáticos, que indicam o valor “verdadeiro” 
ou “oficial” da sua escala – por muito tempo, por exemplo, um “metro padrão” era 
armazenado em segurança, em institutos nacionais de pesos e medidas, para 
definição oficial daquela grandeza. Hoje, o metro é definido matematicamente, 
em função de comprimentos de onda de uma radiação de luz especifica. 
De acordo com Victor, no caso da temperatura, são assumidos como 
padrões físicos, os pontos de 0°C e 100°C – respectivamente, a temperatura do 
ponto triplo (onde gelo, líquido e vapor coexistem) e da ebulição da água 
destilada, ao nível do mar. Esta escala é então dividida em 100 partes iguais de 
“um grau Celsius”. No Brasil, o INMETRO é responsável pela gestão dos dados 
de padrões primários e secundários, que são as referências oficiais para todo o 
sistema metrológico nacional. 
Como na prática seria impossível calibrar cada sensor utilizado no país, 
comparando-o diretamente com estes padrões de alta exatidão, existe uma 
cadeia de padrões de referência, padrões de trabalho (para uso cotidiano nos 
laboratórios), instrumentos intermediários e assim por diante, tendo cada padrão 
sido calibrado (comparado) em relação ao o padrão “superior” em sua cadeia. A 
linha que liga cada sensor ao padrão primário, passando por todos os padrões 
intermediários, é conhecida como “rastreabilidade metrológica” daquele sensor, 
que pode ser imaginada como uma espécie de “pedigree” do instrumento. 
9 
 
Após uma calibração, o erro sistemático pode ser compensado (ajustado) no 
próprio instrumento de medição, ou através do software que processa e indica 
os valores medidos. 
Por exemplo, se um sensor de temperatura sempre apresenta em 
média, 2 décimos de grau “acima” do padrão, podemos descontar estes 2 
décimos no software do sensor, e vice-versa. Já a incerteza de medição 
mostrará uma medida aproximada dos erros aleatórios, que podem acontecer 
tanto para cima, como para baixo. 
Um sensor com incerteza de ±1 °C, por exemplo, apresentará na maioria 
das vezes, uma variação de no máximo 1 grau (para cima ou para baixo) em 
relação ao valor do padrão, não devendo, portanto, ser usados em processos 
que exijam uma exatidão superior a esta. “Conhecendo um pouco mais sobre 
este processo, podemos afirmar que a calibração de um sensor é essencial para 
garantir a confiabilidade do valor medido”, exemplifica o executivo, continuando: 
“Imagine que a calibração de um sensor indique um erro sistemático de -2 graus 
(dois graus negativos), e este erro não tenha sido compensado no sensor ou no 
software: quando estiver aplicado em uma câmara de vacinas e indicando 2°C, 
o que é aparentemente aceitável, na verdade estaria referindo-se a uma 
temperatura de 0°C – o que já pode ter causado congelamento e consequente 
inutilização das vacinas, devido à cristalização de alguns de seus componentes”. 
O mesmo pode ocorrer com sensores que apresentem valores de 
incerteza de medição muito altos, ou que simplesmente não tenham sido 
calibrados. As consequências da falta de cuidados com calibração podem ser 
tanto de congelamento indesejado de insumos, como também de degradação 
dos mesmos, por estarem em temperaturas acima do que as efetivamente 
indicadas. 
 
http://www.sensorweb.com.br/conteudos/
10 
 
5. CONCLUSÃO 
Portanto é notório destacar que os medidores são muito úteis e 
importantes, pois podem ser utilizados na área de automação industrial, 
residencial, veicular e entre outros. Já os sensores de posição são encontrados 
em vários tipos de maquinas por trata-se de dispositivos com alta precisão de 
medição. Em relação a calibração de sensores cabe ressaltar sua relevância 
presente em qualquer sistema de controle, pois o mesmo possibilita uma maior 
qualidade dos instrumentos de medição. 
 De forma geral as pesquisas abordadas no presente trabalho foram 
satisfatórias, visto da importância que cada tema possui na realidade do 
profissional que é o técnico de Automação Industrial no seu meio de trabalho. 
Portanto cada temática foi sucintamente explicada e desta forma contribuiu para 
o aprendizado dos alunos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
6. REFERÊNCIAS 
METROLOGIA E MEDIÇÕES. Medidores de velocidade de veículos automotores. 
Disponível em: https://metrologiaemedicoes.wordpress.com/2018/08/24/medidores-de-
velocidade-de-veiculos-automotores/amp/. Acesso em: 3 fev. 2020. 
LABNETWORK. Metrologia e a calibração de sensores de temperatura. Disponível 
em: https://www.labnetwork.com.br/noticias/metrologia-e-a-calibracao-de-sensores-de-
temperatura/. Acesso em: 4 fev. 2020.