Automação - Introdução a Elementos de Automação

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Tipos de Sinais e de Controladores 
Vamos começar com uma breve introdução 
sobre conceitos básicos: 
• Variável: é uma característica de interesse medida 
em um dado elemento, como por exemplo: a 
temperatura, pressão, energização, etc. É 
importante não confundir variável com 
dispositivo, por exemplo: a válvula não é uma 
variável, é um dispositivo, mas a abertura da 
válvula é uma variável (fechada ou aberta, 10% 
aberta, etc). 
• Estados de uma variável: são os valores que a 
variável pode assumir. Assim, pensando no 
exemplo da válvula, essa variável pode assumir 
dois estados (aberta ou fechada). Falando da 
variável temperatura, qualquer valor real é um 
estado possível, ou seja, tem infinitos estados. 
• Estado de um sistema: é a combinação dos 
estados de cada variável que compõem tal 
sistema. Por exemplo, suponha que temos um 
tanque e estamos medindo a temperatura, a 
pressão e o nível, a combinação dos estados de 
cada uma dessas variáveis forma o estado do 
sistema. 
Tipos de Variáveis 
• Variáveis Quantitativas (ou numéricas): aquelas 
que apresentam valores numéricos que fazem 
sentido matemático. 
˗ Variáveis discretas: possui características 
mensuráveis que podem assumir apenas um 
número finito ou infinito contável de valores e, 
assim, somente fazem sentido valores inteiros. 
Geralmente são resultado de contagens, como 
por exemplo: número de bactérias por litro de 
leite, número de filhos, número de cigarros 
fumados por dia. Contável. 
˗ Variáveis contínuas: características mensuráveis 
que assumem valores em uma escala contínua 
na reta real, para as quais valores fracionais 
fazem sentido. Por exemplo: massa, altura, 
pressão arterial, tempo medido por um relógio, 
etc. Existem infinitos valores possíveis. Medido. 
 
• Variáveis Qualitativas (ou categóricas): são 
definidas por várias categorias, ou seja, 
representam uma classificação dos indivíduos. 
˗ Variáveis nominais: aquelas nas quais não 
existem ordenações entre as categorias. Por 
exemplo: cor dos olhos, fumante ou não 
fumante, doente ou sadio. Ou seja, não existe “a 
primeira cor dos olhos é castanho, a segunda é 
verde, etc”. Pra cada uma dessas variáveis 
existem alguns valores possíveis e não há 
nenhuma regra de hierarquia entre eles. 
˗ Variáveis ordinais: existe uma ordenação entre 
as categorias. Por exemplo: estágio de uma 
doença (inicial, intermediário e terminal), meses. 
Há uma lógica para que haja uma ordenação 
entre essas variáveis. 
Sinais 
Um sinal é uma representação de uma variável 
física, é um dado que precisa ser transmitido e 
codificado de forma que seu receptor possa 
decodificá-lo para entendê-lo. Alguns exemplos: um 
sinal que representa a pressão em um ponto de um 
sistema pneumático, um sinal que representa a 
temperatura interna e um forno ou um sinal que 
representa um comando de um atuador para o 
controlador (o sinal NÃO é só aquilo que os sensores 
geram). 
Deve-se atentar que o sinal NÃO É A VARIÁVEL, 
mas uma mera representação dessa variável. Assim, 
nos exemplos anteriores, a pressão não é o sinal. O 
sinal representa a pressão no sistema pneumático. 
Por exemplo, um sinal de 10 V ele é só uma tensão a 
princípio, mas o que ele representa é o que forma o 
sinal efetivamente. Um sinal de 10 V pode representar 
uma velocidade angular de 23,45 Hz ou pode 
representar o fato de a temperatura de um forno 
estar acima de 150º C – a princípio não se sabe porque 
precisa ser convencionado. 
O significado do valor do sinal depende daquilo que 
representa, das características físicas do sistema e das 
convenções que forem feitas. 
 
O sinal ele precisa ser transmitido, afinal ele é 
uma mensagem e – igual a uma mensagem – ele 
depende de haver uma transmissão, está seguindo 
de um lugar para outro. Os principais sinais que 
existem na automação são: 
• Sinais Elétricos: são aqueles nos quais a tensão 
elétrica ou a corrente elétrica podem ser variados 
para representar o valor desejado; 
• Sinais Pneumáticos: a pressão do ar que é variada 
para representar o valor desejado; 
• Sinais Eletromagnéticos: ondas de rádio, o que 
inclui qualquer comunicação wireless. É possível 
verificar a frequência (FM) ou a amplitude (AM). 
(+) Exemplo do vídeo “Aula 07 Video 02 EPRI28 EMEI54”, 2:50 e 4:13 
 
Como já dito, os sinais transmitidos precisam ser 
interpretados por um dispositivo receptor, tais como 
indicadores (analógicos, digitais, etc), sinalizadores 
(luminosos, sonoros, etc) ou mesmo por um 
computador que irá plotar os dados na tela. 
Tipos de Sinais 
• Sinais analógicos: representam variáveis 
numéricas e contínuas. O valor numérico 
representado depende da intensidade do sinal – 
ou seja, se o sinal dobra significa que a variável 
também teve seu sinal dobrado caso haja uma 
proporcionalidade. Um sinal analógico pode 
assumir uma quantidade infinita de valores dentro 
de um intervalo. Ex: ponteiro no multímetro anal.; 
• Sinais digitais: estes sinais representam variáveis 
numéricas discretas, são discretos na amplitude e 
no tempo e o valor numérico representado é um 
sinal codificado. Contém uma quantidade finita de 
valores na sua faixa de representação. Variável 
varia “aos saltos”, o intervalo/diferença entre dois 
valores consecutivos de 
um sinal digital é 
chamado de resolução 
e este valor é 
constante. 
Ex: multímetro digital; 
• Sinais binários: representa variáveis qualitativas 
ordinais, geralmente binárias. Possui dois valores 
complementares cujos significados dependem de 
convenção (ex: V ou F, Sim ou Não, 0 ou 1). É 
possível convencionar que em uma linha 5V é 
considerado nível baixo/inativo/0 e 15V significa 
nível alto/ativo/1, etc. Todo sinal binário é um tipo 
especial de sinal digital. 
 Analógico Digital Binário 
Variável N e C N e D Q e O 
Quantidade Infinita Finita 2 
O que importa? Intensidade Codificação Convenção 
Conversão A/D e D/A 
Antes de entender sobre a conversão de sinais 
analógicos para digitais e digitais para analógicos, é 
preciso entender as vantagens e as desvantagens do 
sinal digital. 
• Vantagens do Sinal Digital: 
˗ Podem ser recebidos e tratados por 
computadores e elementos microprocessados 
como um smartfone ou um tablet, que são 
elementos intrinsecamente digitais; 
˗ Podem ser representados diretamente em 
displays digitais (é mais fácil você ver um número num 
display do que num indicado por ponteiro, por exemplo); 
˗ A transmissão de dados digitais é mais confiável 
que a de dados analógicos, os quais são muito 
susceptíveis a ruídos (lembrar de resolução); 
˗ O condicionamento de sinais digitais é mais 
simples, por exemplo: amplificar, filtrar, derivar 
etc. 
 
• Desvantagens do Sinal Digital: 
˗ Perda de informação já que não representa 
todos os valores possíveis de uma variável (4,2 
vira 4, por exemplo). Apesar de ser possível 
minimizar a perda, não é possível extinguir. 
˗ Boa parte dos sensores e dos atuadores são 
elementos analógicos. 
Dada as vantagens e desvantagens dos sinais 
digitais, podemos dizer que é muito melhor trabalhar 
com sinais digitais porque a maioria dos 
controladores são digitais, mas a maioria dos 
sensores e atuadores são analógicos. Como resolver? 
Usando os conversores! 
Controle 
Um controlador pode ser analógico, digital ou 
binário, sendo esta classificação feita de acordo com 
qual tipo de sinal ele trabalha. Os controladores 
analógicos e digitais formam os sistemas contínuos, 
que possuem variáveis numéricas, e os binários 
formam os discretos, que possuem variáveis 
categóricas. 
˗ Sistema de Controle Discreto (ou comando): é 
aquela no qual as variáveis que descrevem seus 
estados são qualitativas e não numéricas 
discretas, os sinais são binários e o controlador é 
baseado em operações lógicas. Na indústria 
estão associados ao ligamento/desligamento de 
equipamentos e ao sequenciamento de ações(dizer qual ação vem primeiro, qual vem depois); 
 
• Sistema de Controle Contínuo: aqueles nas quais 
as variáveis que descrevem seus estados são 
quantitativas e não categóricas, e os sinais podem 
ser analógicos ou digitais, baseado em operações 
matemáticas (cálculo). Na indústria, estão 
associados a equipamentos constantemente 
ligados e que alteram seu nível de funcionamento 
de modo a manter as variáveis em valores pré-
ajustados (setpoints). 
˗ Analógico: composto por sinais analógicos e, 
portanto, suas variáveis são numéricas e 
contínuas. Tais controladores costumam ser 
eletrônicos, usando capacitores, amplificadores, 
transistores, etc. Exemplo: controle de motor 
giratório, placa de circuito de controle PiD; 
˗ Digital: composto por sinais digitais, é também 
chamado de controle de tempo discreto 
(lembrando que controle discreto, possui 
variáveis categóricas e controle digital possui 
variáveis numéricas, discretas). Requer o uso de 
sistemas computacionais, como 
microcontroladores e computadores. Exemplo: 
CLP, robôs, etc.