CAT163_CONCEITOS_CAP1_DOEBELIN

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CAT163 – INSTRUMENTAÇÃO 
 
Material preparado pelos Profs. Sávio Lopes, Paulo Monteiro e Agnaldo J. R. Reis 
(UFOP/EM/DECAT) com base nos livros de Doebelin
1
 e García et al
2
. para ser utilizado na 
disciplina CAT163-Instrumentação. Versão 1.02 (Última revisão em 28.11.2012). 
 
 
CONCEITOS 
 
MEDIDA – CONSISTE NA DETERMINAÇÃO DE UMA GRANDEZA ATRAVÉS DA 
COMPARAÇÃO COM UM PADRÃO. 
 
INSTRUMENTAÇÃO – “COMPREENDE TODAS AS TÉCNICAS, EQUIPAMENTOS E 
METODOLOGIAS RELACIONADAS AO PROJETO, A CONSTRUÇÃO E A APLICAÇÃO DE 
DISPOSITIVOS FÍSICOS PARA MELHORAR, COMPLETAR E AUMENTAR A EFICIÊNCIA 
DOS MECANISMOS DE PERCEPÇÃO DO SER HUMANO.” [FERRERO, 1981]. 
 
INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA – É A TÉCNICA QUE SE DESTINA À MEDIÇÃO DE 
QUALQUER TIPO DE GRANDEZA FÍSICA, DA CONVERSÃO DA MESMA EM 
GRANDEZAS ELÉTRICAS E DE SEU TRATAMENTO PARA PROPORCIONAR A 
INFORMAÇÃO ADEQUADA A UM SISTEMA DE CONTROLE, A UM OPERADOR 
HUMANO OU A AMBOS. 
 
VARIÁVEIS ANALÓGICAS – SÃO FORMADAS POR DADOS QUE CONSTITUEM, 
MATEMATICAMENTE, UM CONJUNTO DENSO. 
 
VARIÁVEIS DIGITAIS – SÃO FORMADAS POR DADOS QUE CONSTITUEM UM 
CONJUNTO FINITO DE VALORES. 
 
VARIÁVEIS AMOSTRADAS – SÃO FORMADAS POR UM CONJUNTO DE VALORES DE 
UMA VARIÁVEL ANALÓGICA REGULARMENTE ESPAÇADA NO TEMPO. 
 
SENSOR – ELEMENTO DE TOMADA DE IMPULSO QUE TEM A FUNÇÃO DE CAPTURAR 
UMA DADA VARIÁVEL FÍSICA DO PROCESSO QUE PODE SER CONVERTIDA EM UM 
SINAL ELÉTRICO. 
 
CONTROLADORES – SÃO DISPOSITIVOS QUE PROCESSAM OS DADOS DE ACORDO 
COM O ALGORITMO DE CONTROLE E GERAM UM SINAL DE COMANDO. 
 
ATUADORES – É UM CONJUNTO DE DISPOSITIVOS QUE MODIFICAM A RESPOSTA DO 
SISTEMA. 
 
TRANSMISSORES – SÃO DISPOSITIVOS QUE TRANSMITEM A INFORMAÇÃO ENTRE A 
PLANTA E O SISTEMA DE CONTROLE CASO ELES SE ENCONTREM AFASTADOS. 
 
CONDICIONADORES DE SINAIS – SÃO DISPOSITIVOS QUE PERMITEM 
AMPLIFICAÇÃO, FILTRAGEM, CONVERSÃO DE NÍVEIS, CONVERSÃO TENSÃO-
CORRENTE E VICE-VERSA, CONVERSÃO TENSÃO-FREQÜÊNCIA E VICE-VERSA, 
LINEARIZAÇÃO ETC. 
 
J.M. FERRERO. “INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA”, UPM, 1981. 
 
1. TIPOS DE APLICAÇÕES DE INSTRUMENTAÇÃO DE MEDIÇÃO 
 
CONJUNTO DE TRANSPARÊNCIAS PREPARADO COM BASE NO CAPÍTULO 1 DE: 
DOEBELIN, E. O. MEASUREMENT SYSTEMS – APPLICATION AND DESIGN. McGRAW-
HILL, 5
TH
 EDITION, 2003. PÁGS. 03-12. 
 
 
1.1 POR QUE ESTUDAR OS SISTEMAS DE MEDIÇÃO? 
 
O QUE É UM SISTEMA DE MEDIÇÃO? 
 
SISTEMA QUE INCLUI TODOS OS COMPONENTES EM UMA CADEIA DE ‘HARDWARE’ 
E ‘SOFTWARE’ E QUE CONDUZ DESDE AS VARIÁVEIS MEDIDAS ATÉ OS DADOS 
PROCESSADOS. 
 
OBJETIVO: “OUR APPROACH WILL BE TO START WITH SOME SPECIFIC APPLICATION 
IN A SPECIFIC INDUSTRY AND THEN GENERALIZE THIS PICTURE BY DEVELOPING 
CLASSIFICATION SCHEMES THAT APPLY TO ALL POSSIBLE SITUATIONS.” 
 
EXEMPLO: INDÚSTRIA AUTOMOTIVA 
 
 USO EXTENSIVO DA INSTRUMENTAÇÃO 
 CONCEPÇÃO DO PROJETO (DIVERSIDADE DE SENSORES E DE SISTEMAS DE 
MEDIÇÃO) 
 ENGENHARIA CONCORRENTE X ENGENHARIA SEQUENCIAL 
 PROJETO E MANUFATURA SÃO INTEGRADOS 
 TESTES DE LABORATÓRIOS SÃO NECESSÁRIOS 
 O PAPEL DOS FORNECEDORES 
 CONSTRUÇÃO DOS PROTÓTIPOS 
 AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DOS PROTÓTIPOS 
 CORREÇÕES NECESSÁRIAS NOS MODELOS INICIAIS 
 MAIS TESTES 
 ‘FEEBACK MECHANISM’ (MEDIÇÃO COM SENSORES APROPRIADOS) 
 PROTÓTIPO FINAL 
 ALGUNS PARÂMETROS MONITORADOS: VELOCIDADE, RPM, TEMPERATURA, 
POSIÇÃO, ACELERAÇÃO, PRESSÃO NO CILINDRO DOS FREIOS E VELOCIDADE 
DA RODA, e VELOCIDADE ANGULAR (‘GyroChip’ do tipo MEMS). 
 
1.2 CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE APLICAÇÕES DE MEDIÇÃO 
 
1. MONITORAMENTO DE PROCESSOS E OPERAÇÕES 
2. CONTROLE DE PROCESSOS E OPERAÇÕES 
3. ANÁLISE DE ENGENHARIA EXPERIMENTAL 
1.2.1 MONITORAMENTO DE PROCESSOS E OPERAÇÕES 
 
FUNÇÃO DOS SENSORES: INDICAÇÃO (SEM CONTROLE) 
 
EXEMPLO: MEDIDORES DE ELETRICIDADE INDICAM A QUANTIDADE DE ENERGIA 
ELÉTRICA UTILIZADA DE MODO QUE O CONSUMO E O CUSTO POSSAM SER 
COMPUTADOS. 
 
1.2.2 CONTROLE DE PROCESSOS E OPERAÇÕES 
 
 
1.2.3 ANÁLISE DE ENGENHARIA EXPERIMENTAL (MÉTODOS TEÓRICOS X 
MÉTODOS EXPERIMENTAIS) 
 
a) CARACTERÍSTICAS DOS MÉTODOS TEÓRICOS [1] 
 
 
 
 
b) CARACTERÍSTICAS DOS MÉTODOS EXPERIMENTAIS [1] 
 
c) TIPOS DE PROBLEMAS ANÁLISE-EXPERIMENTO [1] 
 
 
1.3 PROCESSOS E MÁQUINAS AUXILIADOS POR COMPUTADOR 
 
1.4 CONCLUSÃO 
 
1.5 EXERCÍCIOS 
 
REFERÊNCIAS 
1. Doebelin, E. O. Measurement Systems – Application and Design. McGraw-Hill, 5th edition, 
2003. 
2. García, M. A. P. et al. Instrumentación Electrónica. Thomson, 2004.