Apresentacão Rev 009

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Sistemas de Aquisição de Dados
 Componentes: BRUNO FERREIRA LOPES
 HAROLDO PESSOA DE VASCONCELOS
 JOSÉ PETRUCIO DOS SANTOS
 LUCIANO CAITANO DA SILVA
		 SAMARA RAFAELLA DE CARVALHO CHAVES
	 THANY LOPES AFONSO GONÇALVES PEREIRA
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DO RECIFE
Pós-graduação em Engenharia de Controle e Automação
DISCIPLINA: Processamento Digital de Sinais (PGN3841)
Recife, 15 de Junho de 2019
Sistemas de Aquisição de Dados
 O sistema de aquisição de dados funciona como uma interface entre o mundo real, que é analógico, e o ambiente do computador que é digital. Um típico sistema de aquisição de sinais é composto basicamente pelos componentes listados a seguir: 
Sensor e transdutor;
Condicionador de sinal;
Hardware de aquisição de dados;
Computador;
Software.
Sistemas de Aquisição de Dados
Prof. Ewerton Figueirôa
Arquitetura;
Sistemas Locais e Remotos;
Sensores (Indutivos e Capacitivos);
Transdutores;
Chave de Fim de Curso;
Chave de Nível;
Chave de Proximidade;
Aplicações.
Arquitetura
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Os sistemas de aquisição têm por finalidade obter dados digitais através de medições de grandezas físicas (analógicas), tais como temperatura, pressão, densidade, pH, umidade, posição, etc, e vêm sendo incorporados por diversas vertentes, tanto industriais quanto científicas.
Sistemas Locais e Remotos
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Sistemas Locais:
São denominados sistemas de aquisição de dados remotos aqueles cuja aplicação se encontra próxima do sistema que irá processá-los.
Sistemas Remotos:
Consideram-se sistemas de aquisição de dados remotos aqueles cuja aplicação se encontra longe do elemento de processamento do sinal aquerido
Sensores e Transdutores
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Termo Sensor: Utilizado para o elemento que um fenômeno natural para sentia a variável que está sendo medida. Exemplo: Líquido no interior do termômetro;
Termo Transdutor: Utilizado para o elemento que converte a informação sentida pelo sensor em um sinal detectável (sinal elétrico, mecânico, óptico, etc.).
Sensores
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Classificação básica dos sensores:
Analógicos x Digitais
Potenciômetro – Analógico;
Fim de curso - Digital
Absolutos x Incrementais
Potenciômetro – Absoluto;
Encoder – Incremental;
Sensores contínuos x Sensores discretos
Sensor ultrassônico – Contínuos;
Chaves de nível – Discretos;
Funcionam como os olhos e ouvidos da automação industrial;
Sensores
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Sensores Primários: Sensores com apenas 1 estágio;
Exemplo: Termopar = Temperatura → Tensão
Sensores Secundários: Sensores com mais de 1 estágio;
Exemplo: Célula de carga = Força → Deformação → Tensão
Transdutores
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Definição geral: dispositivos que recebe sinal e o retransmite
Definição restrita: dispositivo que transforma um tipo de energia em outro, utilizando um elemento sensor
Transdutores
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Têm as principais funções de:
Ser sensível a presença, magnitude e variação de um dado medido;
Proporcionar a saída de um sinal a ser lido;
Tipos de transdutores:
Mecânicos;
Elétricos;
Acústicos;
Óticos;
Termoresistores;
Etc.
Transdutores
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Devem ser selecionados por suas principais características:
Faixa de funcionamento;
Sensibilidade;
Frequência de resposta;
Compatibilidade ambiental e com o processo;
Precisão;
Robustez;
Características elétricas;
Transdutores
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Sensores Indutivos e Capacitivos
O sensor de proximidade opera sem ruídos, impactos ou retroações. Ele também é insensível a vibrações e não apresenta contatos incertos como pode ocorrer com elementos de chaveamento mecânico quando acionados lentamente, ou quando operam om baixas correntes.
Os sensores de proximidades mais conhecidos são os sensores indutivos e capacitivos.
 Os sensores indutivos e capacitivos podem ser PNP e NPN, característica idêntica aos transistores.
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Sensores Indutivos e Capacitivos
NPN: quando o sensor detecta um objeto, o retorno fornecerá o polo negativo (0 V) para a carga que por sua vez precisará do ponto positivo para que a corrente possa fluir por ela.
 
PNP: quando acionado ele fornecerá para a carga, o polo positivo (+12V, +24V, etc).
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Sensores Indutivos e Capacitivos
Os sensores capacitivos funcionam como se fosse uma chave fim de curso mecânica, porém o seu acionamento é feito através da alteração no eletroestático que ocorre quando algo (detectável) se aproxima da face.
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 sensor capacitivo opera como um condensador aberto. Caso um material com constante dielétrica maior que o ar penetre no campo elétrico, esse material aumenta a capacidade do campo. A eletrônica mede esse aumento de capacidade, o sinal gerado é então avaliado pelo processamento de sinal e ocasiona uma grandeza equivalente para comutar a saída.
Sensores Indutivos e Capacitivos
Os sensores indutivos são emissores de sinal que detectam, indiretamente, elementos metálicos que atravessam seu campo magnético convertendo em um sinal elétrico inteligível.
O sensor funciona de maneira similar a transformador. O sensor tem um oscilador e uma bobina; juntos produzem um campo magnético fraco. Quando um objeto entre no campo, pequenas correntes são induzidas na superfície do objeto. Por causa da interferência com o campo magnético, energia é extraída do circuito oscilador do sensor, diminuindo a amplitude da oscilação e causando uma queda de tensão. O circuito de detecção do sensor percebe a queda de tensão do circuito do oscilador e responde mudando o estado do sensor. 
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Chave de Nível
São sensores com saída de contato elétrico em um nível específico de líquido, pó ou massa. No entanto, num sistema de medição de tanques, em geral, resume-se ao uso de diversos tipos de chaves de nível, e tem sua aplicação de acordo com o tipo de fluido a ser monitorado, as quais são:
Chaves de nível do tipo flutuador magnético (tipo boia): É utilizada uma ação magnética entre dois ímãs totalmente separados por cada parede divisória;
Chave de Nível
	PRINCÍPIO OPERACIONAL 	CARACTERÍSTICAS 	APLICAÇÕES
	Em seu princípio 
operacional, detectam o 
nível do líquido e enviam 
os sinais de contato
por ação ON-OFF.	Totalmente selada;
	São amplamente utilizadas para tanques de combustível pesado, tanques de lodo, tanques de esgoto, tanques de água doce,
lubrificantes, tanques de
óleo, tanques de M.D.O e
outros.
		Compacta, possui uma grande classificação de contato de 250VAC, 5Amp. E não está sujeita a problemas;	
		A unidade de comutação está completamente separada das partes inseridas dentro do tanque por diafragma magnético confiável;	
Chave de Nível
Chaves de nível do tipo deslocamento vertical: consiste em uma mola de compressão, deslocador e unidade de comutação na qual micro interruptor e o magnético são montados. A operação é baseada em uma flutuabilidade simples, pelo que uma mola é carregada com um deslocador ponderado que é mais pesado do que o líquido.
Chave de Nível
	PRINCÍPIO OPERACIONAL 	CARACTERÍSTICAS 	APLICAÇÕES
	A imersão dos deslocadores no
líquido resulta em mudança de
força de flutuação, que move a mola para cima. simultaneamente,
a mola é retraída ou estendida e a
manga de atração se move para
cima no campo do ímã externo na
unidade de comutação. O contato
do micro interruptor é alterado por
força magnética, pois a luva de
atração está no campo da força do
ponto magnético. Este princípio
permite o ajuste do ponto de
comutação, movendo o deslocador
ao longo do tubo guia.	 Diferencial largo;
	Tanques de combustível, de
alcatrão, tanques de
combustível pesado (H.F.O),
tanques de lodo, tanques de
esgoto, tanques de água potável,
tanques de óleo lubrificantes,
tanques de petróleo, tanques de
óleo Diesel Marítimo (M.D.O),
pocetos de esgotoe outros.
		 Totalmente selado;	
		Grande classificação de
contato de 250VAC,
15Amp;
Fácil manutenção e
flutuador durável não
afetado pela agitação
líquida.	
Chave de Proximidade
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São dispositivos usados para detectar, sem qualquer tipo de contato físico, a presença ou ausência de objetos. Emitindo, constantemente, um campo ou um feixe de radiação eletromagnética, o sensor de proximidade detecta mudanças no campo e emite um sinal de retorno. Os sensores de proximidade podem ter alta confiabilidade e longa vida útil devido à ausência de peças mecânicas e à falta de contato físico entre o sensor e o objeto detectado.
Chave de Proximidade
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Os sensores indutivos fornecem informações seguras e necessárias, através de posições e limite. Com isso, é garantido um processo de produção sem problemas.
Ideal para tarefas com cames longos ou várias posições a serem detectadas. Além disso, elas também podem ser usadas como gerador de impulso para tarefas de contagem ou para registro do movimento de rotação (até 10 Hz)
Chave de Proximidade
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Grande produtividade e longa vida útil
Diagnóstico prático com LEDs
Menos despesas de cabeamento e entradas graças à ligação em série
Maior produtividade graças a tempos de resposta curtos
Adequação para contrapartes de metais diversos
Insensível a trepidações
Vida útil longa graças a funcionamento sem desgaste
Diretamente combinável com inúmeros dispositivos de avaliação
Chave de Proximidade
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Tipos de Sensores de Proximidade
Os sensores fotoelétricos 
são aqueles que detectam a aproximação de qualquer tipo de objeto não transparente. Geralmente são compostos por dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor.
Chave de Proximidade
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Sensores Ópticos Retrorreflexivos
Um dos sensores que oferece o nível mais elevado de confiabilidade é o retrorreflexivo. Neste sensor, o emissor e o receptor de luz são montados num único corpo. A luz transmitida pelo emissor deve refletir no material retrorrefletor a ser detectado e retornar no receptor o qual emitirá o sinal elétrico de saída.
Chave de Proximidade
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Sensores Capacitivos de Proximidade
Os sensores de proximidade capacitivos são dispositivos capazes de identificar a presença de objetos como papel, madeira, plástico, vidro e até líquidos e materiais que interferem na capacitância do sensor. Diferentemente dos demais sensores, seu princípio de funcionamento é baseado na mudança da capacitância do sistema que ocorre quando existe variação na distância entre o objeto e a placa, fazendo o oscilador emitir um sinal para o mecanismo.
Chave de Proximidade
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Sensores Indutivos de Proximidade
Sensores de proximidade desse tipo usam campos magnéticos para detectarem a presença de objetos. Quando um objeto perturba esse campo, ocorre a mudança da corrente e o circuito é aberto ou fechado, dependendo de como foi ajustado.
Chave de Proximidade
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Aplicações:
- Nas industrias para verificar a presença de peças em uma linha de montagem, para medir o tamanho e verificar o estado destas peças;
- Podem ser aplicados no monitoramento de válvulas lineares ou cilindros pneumáticos;
- Detecção do nível de líquidos e sólidos;
- Detecção de partes e peças metálicas não só de ferro ou aço, como também alumínio, latão e aço inox;
- Contagem de peças, verificação de posicionamento de uma peça para liberação de uma próxima fase do processo;
- Sensor de ré em automóveis, podendo detectar a presença de pessoas ou obstáculos para a prevenção de acidentes;
- Portas automáticas;
- Sistemas de segurança;
- Smartphones;
- Elevadores, etc.
Chave de Fim de Curso
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São sensores eletromecânicos que servem para comutar circuito elétrico.
Esses sensores são utilizados para apontar quando determinada parte em movimento atinge uma posição desejada. 
Chave de Fim de Curso
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Comunicação: com fio ou sem fios.
Características básicas:
Corrente máxima dos contatos
Tensão de isolamento
Grau de proteção IP
Chave de Fim de Curso
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Comunicação: Efeito Bounce.
O tratamento desse efeito pode ser realizado via hardware ou via software
Void threadTemp{
 delay_ms(10);
}
...
...
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Aplicações
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Aquisição de dados
A transmissão dos dados de sensores, vão diferenciar quanto a aplicação e sua distância. Um exemplo de aplicação de sistemas locais seria uma indicação de temperatura de um eletrodoméstico.
Sistemas onde possuem sua aquisição de dados e processamento próximos, independendo de meio físico de transmissão. Está disposto na maioria das aplicações industriais.
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Aplicações
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Aquisição de dados
Outro exemplo que podemos citar de um sistema remoto, seriam plantas de controle industrial com Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) 
SDCDs, são controladores de capacidade para várias aplicações de plantas grandes, onde concentra todas as informações provindas de sensores, envia para serem processados e ter suas decisões tomadas, em paralelo, a informação dos sensores podem ser transmitidas por seu supervisório dedicado e observado em qualquer lugar do mundo dependendo da aplicação.
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Aplicações
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Trocador de Calor
Transdutor de temperatura;
Sistema de Aquisição de Dados para controle de processo (temperatura de saída da água).
Aplicações
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Chave de Nível
Desarme da Caldeira em caso de nível baixo.
Aplicações
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Válvulas de Combustível com Fim de Curso
Chave de Fim de Curso para sinalizar a posição aberto/fechado da entrada do combustível na caldeira.
Aplicações
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Chave de Fim de Curso em Válvulas
Válvulas com Chaves de Fim de Curso para sinalizar a posição aberto/fechado.
Aplicações
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Sensor de Proximidade
Sensor de Proximidade utilizada em carros para detectar objetos próximos.
Aplicações
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Sensor de Nível de Combustível
Sensor de Nível de Combustível para Carro.
Aplicações
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Sistema de Controle e Monitoramento de Estufas
Sensor de Temperatura, umidade e iluminação para monitoramento de estufas vegetais.
Aplicações
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Sistema de Controlo e Monitorização de Criação de Peixes
Sensor de Temperatura da água, oxigênio dissolvido e pH presente na água para tanques de criação de peixes.
Roteiro da Apresentação
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Aqui deve ser abordado o roteiro que será seguido pelos membros do grupo para apresentar o trabalho. 
O trabalho foi feito com as definições da tecnologia apenas ou o grupo acrescentou algum estudo de caso que algum membro do grupo tenha participado? O grupo também poderá pesquisar artigos publicados por outros autores e mostrar a aplicação em sua apresentação. 
Bibliografia 
Prof. Ewerton Figueirôa
Aqui o grupo deve apresentar toda a biblografia utilizada. Podem ser fontes de referências:
Sensores Industriais (PDF). Engenharia de Controle e Automação. fevereiro de 2015
 Cardozo Fuentes, Rodrigo. Apostila de Automação Industrial (PDF). Universidade Federal de Santa Maria
Site: https://pt.wikipedia.org
BATISTA, Manuel. Sistema de Aquisição de dados (PDF). Engenharia de Sistemas e Informação. 
CASSIOLATO, Cesar. Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados. 
Site: http://www.smar.com/brasil2/artigostecnicos/
Revisão Bibliográgica
Prof. Ewerton Figueirôa
Nos próximos slides deve ser apresentada a função dos dispositivos e sua funcionalidade nos sistemas que são aplicados. 
A ilustração através de imagens garante uma melhor compreensão dos conceitos. Use sem moderação!
A parte de revisão bibliográfica consumirá a maior parte da apresentação. 
Aplicações
Prof. Ewerton Figueirôa
Nessa partedo trabalho deve ser apresentada alguma aplicação de pelo menos algum dos itens apresentados na revisão bibliográfica. 
O ideal é ter o máximo de aplicações possíveis de serem apresentadas dentro do tempo disponível para o grupo. 
A aplicação pode ser um estudo de caso que algum membro do grupo já tenha participado ou alguma aplicação que os membros do grupo achem pertinente de ser apresentada e que tenham buscado em alguma referência técnica (manual de equipamento, artigos, sites especializados...). 
Conclusões
Prof. Ewerton Figueirôa
Os membros do grupo devem ser capazes de contextualizar a importância do tema apresentado através de uma reflexão, comparanto o cenário antes da tecnologia e após a inserção da tecnologia. 
De onde surgiu a necessidade? Quais os benefícios associados? Qual os principais fabricantes e usuários dessas tecnologias?
Obrigado!
Prof. Ewerton Figueirôa