Instrumentos de Medida e Atuadores

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Universidade Federal do ABC
BC 1507 – Instrumentação e Controle
Professor André Luís da Silva
Primeiro Quadrimestre de 2013
Nona lista de exercícios
Assunto: Instrumentos de Medida e Atuadores
1) Apresente o princípio de funcionamento de um potenciômetro. Comente como ele pode ser usado 
para medir deslocamentos lineares e ângulos. Cite possíveis aplicações de controle.
2) Aponte e discuta os principais erros que podem se manifestar em um potenciômetro.
3) Considere um instrumento de medida do tipo potenciômetro. Procure na internet um 
potenciômetro comercial que pode ser aplicado em sistemas de controle. Para o instrumento 
específico escolhido, faça: 
(a) Indique o código do dispositivo. 
(b) apresente uma url onde consta uma especificação do mesmo. 
(c) discuta quais são os limites da variável de entrada, bem como a natureza e os limites da variável 
de saída.
(d) discuta uma aplicação possível do sensor em um sistema de controle.
4) Cite um instrumento que pode ser usado para converter rotação em translação e vice e versa. 
Discuta a sua operação.
5) Quais são as limitações de se usar medidas de posição para cálculo de velocidade? Qual é a 
gravidade associada à presença de ruído significativo no sinal?
6) Como deve ser escolhido o tempo no intervalo de diferenciação em um cálculo de velocidade por 
medidas de posição?
7) Explique o princípio de funcionamento de um tacômetro optico.
8) Quais são as principais limitações ao se usar um tacômetro optico? Que erros podem se 
manifestar e por quê?
9) Como podem ser reduzidos os erros em um tacômetro optico?
10) Explique o funcionamento de tacômetro por indução magnética.
11) Cite uma aplicação industrial de um tacômetro por indução magnética.
12) Cite exemplos de sistemas de controle nos quais é necessária uma medida de velocidade. Monte 
um diagrama de blocos apontando o seu uso.
13) Qual é o princípio físico envolvido no dinamômetro?
14) Como um sinal elétrico pode ser obtido a partir da medida de um dinamômetro?
15) Cite aplicações de controle de instrumento de medida de força.
16) O que é pressão relativa?
17) Qual é a grandeza física medida por um manômetro?
18) Cite alguns tipos de medidores de pressão, com diferentes princípios de operação.
19) Qual é a grandeza física que pode ser calculada pela medição da pressão atmosférica, com base 
no modelo de atmosfera padrão? Qual é o nome do instrumento que realiza tal tarefa? Que outra 
medida física deve ser usada para corrigir o sinal do instrumento?
20) Cite causas de erro em um altímetro.
21) Cite aplicações de controle de medidores de pressão.
22) O que é um termopar? Qual o seu princípio de operação?
23) Desenhe um diagrama do processo envolvido ao usar um termopar?
24) Cite possíveis causas de erro ao se usar um termopar.
25) Cite aplicações de controle de um termopar.
26) O que é força fictícia, ou força fantasma?
27) Qual é o princípio físico elementar de um acelerômetro?
28) Apresente uma montagem básica de um acelerômetro de um eixo, discutindo, em linhas gerais, 
a sua operação.
29) Como um sinal elétrico pode ser obtido a partir da massa de prova de um acelerômetro?
30) Defina força específica, ou aceleração própria.
31) Quais são os dois casos particulares de uma aceleração própria, como eles podem ser aplicados?
32) Quando uma aceleração própria não pode ser simplificado para um de seus dois casos 
particulares, o que deve ser feito em uma aplicação de acelerômetro?
33) Cite aplicações de controle de um acelerômetro em repouso.
34) Cite aplicações de controle de um acelerômetro sem inclinação, ou com inclinação conhecida.
35) Por que um acelerômero também pode ser usado para medir vibrações?
36) Por que um acelerômetro também pode ser usado para medir choques mecânicos?
37) Qual é a aproximação tomada ao se considerar que um acelerômetro opera em regima 
permanente? Quando que esta aproximação começa a se deteriorar, ou seja, se tornar inválida?
38) Por que posição e velocidade podem ser obtidas a partir de um acelerômetro?
39) Defina atuador.
40) Defina sinal de controle.
41) Defina ação de controle sobre um sistema.
42) Cite exemplos de atuadores, focando no tipo de sinal de controle e tipo de ação sobre um 
sistema.
43) O que é um atuador mecânico linear?
44) O que é um atuador mecânico rotativo?
45) O que é uma válvula solenóide?
46) Apresente aplicações de controle de uma válvula solenóide.
47) Apresente um diagrama de um pistão hidráulico com acionamento por sinal elétrico, indique 
suas partes e explique, em linhas gerais, o seu funcionamento.
48) Cite aplicações de controle de um pistão eletro-hidráulico.
49) Como é constituído um pistão eletro-hidráulico independente? Ou seja, sem alimentação 
externa de óleo em alta pressão.
50) Cite aplicações em que um pistão eletro-hidráulico independente seria adequado. Defina o sinal 
de controle e a ação sobre o sistema.
51) Que tipo de atuadores você poderia usar para realizar o controle de ângulo de um braço 
robótico? Defina o sinal de controle e a ação sobre o sistema.
52) Que tipo de atuadores você poderia usar para realizar o controle de vazão um duto de petróleo? 
Defina o sinal de controle e a ação sobre o sistema.
53) Que tipo de atuadores você poderia usar para realizar o controle de temperatura em um forno 
elétrico? Defina o sinal de controle e a ação sobre o sistema.
54) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle anti 
derragem das rodas de um carro? Apresente um diagrama de blocos genérico em malha fechada. 
Apresente ilustrações se julgar necessário.
55) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle de 
rotação de um motor à diesel. Apresente ilustrações se julgar necessário.
56) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle de 
glicose de um paciente com diabetes. Apresente um diagrama de blocos genérico em malha 
fechada. Apresente ilustrações se julgar necessário.
57) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle de 
pressão em uma caldeira. Apresente um diagrama de blocos genérico em malha fechada. Apresente 
ilustrações se julgar necessário.
58) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle do 
braço robótico de um robô soldador em linha de produção. Apresente um diagrama de blocos 
genérico em malha fechada. Apresente ilustrações se julgar necessário.
59) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle da 
tensão de saída em uma turbina eólica. Apresente um diagrama de blocos genérico em malha 
fechada. Apresente ilustrações se julgar necessário.
60) Cite instrumentos de medida e atuadores que você poderia usar em um sistema de controle de 
pressão das garras de um braço robótico. Apresente um diagrama de blocos genérico em malha 
fechada. Apresente ilustrações se julgar necessário.