Aula 02 - Sensores Industriais

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ELEMENTOS DE INSTRUMENTAÇÃO E 
TRANSDUTORES
Curso: Automação Industrial
Professor: Thiago Cauper
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
SENSORES E TRANSDUTORES
Uma das diferenças significativas entre os sensores e os transdutores é que os sensores são formas ou dispositivos que detectam as
mudanças físicas que ocorrem ao seu redor, enquanto os transdutores realizam a conversão de uma quantidade física ou não-elétrica em um outro
tipo de sinal ou sinal elétrico. Ambos os equipamentos são considerados físicodispositivos utilizados em instrumentos elétricos e eletrônicos para
medir grandezas físicas.
Base de Comparação Sensor Transdutor
Definição
Detecta que as mudanças físicas ocorrem nos 
arredores e convertem-na em uma 
quantidade legível.
Quando acionado, transforma a energia de 
uma forma para outra.
Componentes Somente o sensor. Sensor e condicionamento de sinal.
Função
Detecta as alterações e induz os sinais 
elétricos correspondentes.
Conversão de uma forma de energia em 
outra.
Exemplos
Sensor de proximidade, Sensor magnético, 
Sensor acelerômetro, Sensor de luz, etc.
Termistor, Potênciometro, Termopar, etc.
SENSORES E TRANSDUTORES
As principais diferenças entre os dispositivos são:
 O sensor detecta a mudança física nos arredores,
enquanto o transdutor transforma a única forma de
energia em outra;
 Enquanto o sensor é constituído por si só, o transdutor
depende além do sensor, de algo que processe e
condicione a transformação da energia;
 A principal função do sensor é detectar as mudanças
físicas, enquanto o transdutor converte as quantidades
físicas em um sinal elétrico.
SENSORES E TRANSDUTORES
SENSORES E TRANSDUTORES
Existe uma diversidade de efeitos físicos ou químicos utilizados para a realização de conversão de energia nos transdutores de entrada ou
saída de um sistema de medida. Como em geral, no caso dos transdutores de entrada ou sensores, deseja-se converter estes sinais para o domínio
elétrico ou do domínio elétrico para outro domínio no caso dos transdutores de saída ou atuadores, podemos definir como efeitos mais usados
para a implementação dos sensores e atuadores os citados a seguir.
SENSORES E TRANSDUTORES
SENSORES E TRANSDUTORES
 Atuadores:
Dispositivos que modificam uma variável controlada. Eles recebem um sinal proveniente de um controlador e agem sobre o sistema
controlado. Geralmente estes dispositivos trabalham com potências elevadas.
 Válvulas (pneumáticas, hidráulicas);
 Relés (estáticos, eletromecânicos);
 Cilindros (pneumáticos, hidráulicos);
 Motores (step-motor, syncro, servomotor);
 Solenóides.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Sensor Analógico:
Pode assumir qualquer valor de saída ao longo do tempo, desde que esteja dentro da sua faixa de operação. Esse sinal é concebido
através de grandezas físicas (pressão, temperatura, velocidade, umidade, etc.) que são mensuradas por elementos sensíveis com circuitos
eletrônicos não digitais.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Sensor Digital:
Pode assumir apenas dois valores (0 ou 1) no seu sinal de saída ao longo do tempo. Não existem naturalmente grandezas físicas que
assumam esses valores, mas eles são mostrados assim ao sistema de controle após serem convertidos pelo circuito eletrônico do transdutor. Esse
tipo de dispositivo é muito utilizado geralmente na passagem de objetos, determinação de distância e determinação de velocidade.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Transmissor:
Dispositivo que prepara o sinal de saída de um transdutor para utilização a distância, fazendo certas adequações ao sinal as quais se
chamam padrões de transmissão de sinais. Os padrões de transmissão de sinais mais utilizados são: 3 a 15PSI, 4 a 20mA, 0 a 20mA e 0 a 10V.
Agora quando trata-se de transmissão de sinais digitais, os padrões de transmissão de sinais utilizados baseia-se em protocolos de comunicação
industriais, que podem ser HART, Asi, Fieldbus, Profibus, Modbus, Ethernet, etc..
SENSORES E TRANSDUTORES
 Características Fundamentais
Característica Descrição
Tipo de saída
Digital ou Binária A saída do dispositivo assume valores “0” ou “1”.
Analógica A saída do dispositivo assume valores contínuos, sendo quase uma réplica da entrada.
Sensibilidade É a razão entre o sinal de saída e o sinal de entrada.
Exatidão ou Erro (Acurácia)
Consiste no erro da medida realizada por um transdutor em relação a um medidor padrão. 
Pode ser definida também como a aptidão de um instrumento de medição para dar 
respostas próximas a um valor referência.
Precisão Grau de repetibilidade do valor medido por um transdutor.
Linearidade
Curva obtida plotando os valores medidos por um transdutor sob teste contra os valores de 
um padrão.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Características Fundamentais
Característica Descrição
Alcance (Range) Representa toda a faixa de valores de entrada de um transdutor.
Estabilidade Relaciona-se com a flutuação da saída do sensor.
Velocidade de Resposta Velocidade com que a medida fornecida pelo sensor alcança o valor real do processo.
Calibração
Processo de descobrir experimentalmente, o erro sistemático e a máxima incerteza de 
medição associada a um determinado sensor.
Faixa de Trabalho (Span)
É a diferença algébrica entre o valor superior e inferior da faixa de medição do 
instrumento.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Características Fundamentais
Característica Descrição
Histerese
Se o sensor entregar um determinado valor de saída para um estímulo crescente do sinal de 
entrada ao passar pelo valor X, e outro valor diferente na saída para um estímulo 
decrescente do sinal de entrada ao passar pelo mesmo valor X, então diz-se que existe uma 
histerese no sensor.
Zona Morta
É a faixa onde o sensor não consegue responder. Define o valor necessário de variação do 
processo para que o medidor comece a percebê-lo.
Relação Sinal/Ruído
É a relação entre a potência de um sinal qualquer entregue na saída do instrumento e a 
potência do sinal de ruído, medida como sinal de saída com informação de entrada nula.
Deslocamento de Fase O quanto o sinal de saída se atrasa relativamente ao sinal de entrada.
Confiabilidade
Especifica a capacidade de um sensor cumprir uma dada função sob dadas condições de 
funcionamento durante um determinado período de tempo.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Características Fundamentais
SENSORES E TRANSDUTORES
 Classificação de instrumentos quanto a localização:
 Instrumentos de painel ou de uso interno;
 Instrumentos de campo – uso ao tempo;
 Classificação de instrumentos quanto a função:
 Medidores;
 Indicadores;
 Registradores;
 Controladores;
 Alarmes.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Nomeclatura de instrumentos e malhas de controle
No Brasil, a ABNT por meio da norma NBR 8190, apresenta a simbologia gráfica para representação dos instrumentos e suas funções nas
malhas de controle de instrumentação. Esta norma foi baseada em uma norma internacional da ISA (The Instrumentation, Systems anda Automation
Society).
 Regras básicas estabelecidas pela norma:
 Conjunto de letras que o identificam funcionamento
SENSORES E TRANSDUTORES
 Nomeclatura de instrumentos e malhas de controle
 Regras básicas estabelecidas pela norma:
 Primeira letra identifica a variável medida pelo instrumento;
 Letras subsequentes descrevem funcionalidades adicionais dos instrumentos;
 Número identifica o instrumento com uma malha de controle, sendo que todos os instrumentos da mesma malha devem
apresentar o mesmo número;
 O que interessa na identificação é a função e não a construção do instrumento;
 Um registrador de pressão diferencial usado para registro de vazão é identificado como FR;
 Um indicador de pressão e um pressostato conectado à saída de um transmissor de nível são denominados LI e LS;
 Malhas de controle: a primeira letra corresponde a variável medida. Uma válvula de controle que varia uma vazão para
controlar um nível é denominada LV;
 Quando as letras C e V são usadas em conjunto, C (Control) deve preceder V (Valve);
 As letras modificadoras devem ser colocadaslogo após as letras que modificam;
 Para cada função de um instrumento devem ser colocados junto com o desenho círculos concêntricos tangenciais.
SENSORES E TRANSDUTORES
 Nomeclatura de instrumentos e malhas de controle
SENSORES E TRANSDUTORES
 Nomeclatura de instrumentos e malhas de controle
OBRIGADO
PELA
PRESENÇA
DE TODOS!
 Professor Thiago Cauper Pereira Vieira
 Email: thiagovieira@colegioict.com.br
 Cel.: (24) 98182-3016