J819 - INSTRUMENTACAO - Modulo 05

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Ponte de Wheatstone
 
Como é de conhecimento prévio, pelo método de pontes balanceadas ou autobalanceadas é
possível realizar medições de resistências de forma rigorosa.
O circuito em ponte mais conhecido industrialmente é a Ponte de Wheatstone, cuja operação é
baseada no método de comparação de resistências:
 
Rx é a resistência desconhecida, a medir;
R1, R2 e R3 são reostatos calibrados;
G é um galvanômetro sensível colocado entre os pontos A e B.
 
Encoders
O deslocamento é uma das poucas grandezas físicas que podem der compreendidas como um
valor digital sem uso de um conversor analógico-digital. Encoders são dispositivos que
convertem um deslocamento linear ou angular em um trem de pulsos, e ainda podem ser
interpretados como um byte.
Há dois tipos de encoder, sendo o incremental e o absoluto. Os encoders incrementais indicam o
deslocamento somente em relação a um ponto inicial de referência. Já os encoders absolutos
medem o deslocamento em relação a um ponto de referência interno do dispositivo. Esse tipo de
sensor representa o deslocamento em incrementos codificados discretamente.
Neste módulo apresentamos a ponte de Wheatstone, princípio de funcionamento, aplicações,
limitações, opções de pontes similares. Os encoders incrementais e absolutos também são
abordados neste módulo: princípio de funcionamento, aplicações e limitações, dentre outras
informações.
Os assuntos deste módulo não se esgotam nesta abordagem. Sugere-se ao aluno que seus
estudos sejam aprofundados em bibliografia específica como a seguir: 
 
Bibliografia Básica:
BEGA, E. A., Instrumentação Industrial, 2ºed., Brasil, Ed. Interciência, 2005, 540p.
FIALHO, A. B., Instrumentação Industrial - Conceitos, Aplicações e Análises, 5ºed., São Paulo,
Ed.Érica, 2007, 278p.
OGATA, K., Engenharia de Controle Moderno, 1ºed., Brasil, Pearson Brasil, 4ºed., 2003, 800p.
 
Bibliografia Complementar:
SOISSON, H., Instrumentação Industrial, 1ºed., São Paulo, Ed. Hemus, 2002, 690p.
ROSÁRIO, J. M., Princípios de Mecatrônica, 1ºed., Brasil, Pearson Brasil, 2005, 368p.
MIYAGI, P. E. Controle progamável. São Paulo: Edgard Blucher, 2000.
DOEBELIN, E. O. Measurement system: applications and design. New York: McGraw-Hill.
BOLTON, W. Instrumentação e Controle. São Paulo: Hemus, 2002.
 
Exercício 1:
 
O sensor de temperatura Rx está tendo a sua calibração verificada por meio do circuito abaixo.
O mesmo está aplicado num forno, primeiro numa temperatura de 60 °C e depois numa
temperatura de 260 °C.
 
 
Assinale a opção que tenha, respectivamente, a leitura do Amperímetro nos dois casos, sabendo
que o valor da resistência do RTD deve obedecer, em mA, à seguinte equação:
 
 
 
 
 
A)
 
 – 2,5 e 0
B)
 0 e 3,75
C)
 0 e – 1,25
D)
 – 1,25 e 05
E)
 – 5 e 1,25
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários 
Exercício 2:
A Figura 1 acima apresenta um circuito elétrico usado para medir a temperatura em um
determinado ambiente. O circuito usa um dispositivo capaz de converter a tensão medida entre
seus terminais a e b em uma leitura de temperatura, cujo valor é mostrado em um display de
cristal líquido.
A Figura 2 apresenta o gráfico da variação da resistência Rs em função da temperatura. Esse
dispositivo é ajustado nas seguintes condições iniciais:
- Leitura do dispositivo: 20 oC
- Resistência R: 2 k
- Vo: 0 V
- Vi : 10 V
Sabe-se que a variação da resistência em função da variação de temperatura é muito menor que
seu valor inicial e que a impedância de entrada do dispositivo pode ser considerada infinita.
Nesse contexto, o valor da temperatura do ambiente, em oC, quando Vo = 0,05 V, é,
aproximadamente:
A)
 15,4
B)
 20,6
C)
 21,5
D)
 24,2
E)
 24,6
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários 
Exercício 4:
Considere as seguintes afirmações:
 
I - PODEMOS DIZER QUE UMA PONTE DE WHEATSTONE ENCONTRA-SE EQUILIBRADA QUANDO O
PONTEIRO DO GALVANÔMETRO INDICA ZERO VOLTS;
II - QUANDO DESEJAMOS REALIZAR MEDIÇÕES DE RESISTÊNCIA DE 5 A 10000 OHMS DEVEMOS UTILIZAR
A PONTE DE KELVIN;
III - QUANDO DESEJAMOS REALIZAR MEDIÇÕES DE RESISTÊNCIA DE 100 MICRO A 5 OHMS DEVEMOS
UTILIZAR A PONTE DE WHEATSTONE.
 
Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):
A)
 I, apenas.
B)
 II, apenas.
C)
 I e II, apenas.
D)
 II e III, apenas.
E)
 I, II e III.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários 
Exercício 5:
O dispositivo que gera em sua saída um trem de pulsos correspondente à leitura do número de
incrementos originados pela rotação do disco ótico e é utilizado para detectar posição ou
velocidade em deslocamento angular ao redor de um eixo em muitos robôs industriais é
conhecido por:
A)
 potenciômetro 
B)
 tacogerador
C)
 strain gauge
D)
 encoder incremental 
E)
 encoder absoluto
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários 
Exercício 6:
Considere as seguintes definições:
 
I – O strain gauge é um dispositivo utilizado para indicar deformações na superfície de uma peça
mecânica, e em aplicações robóticas pode ser montado na garra do robô;
II – O encoder incremental gera em sua saída um trem de pulsos correspondente à leitura do
número de incrementos originados pela rotação do disco ótico e é utilizado para detectar posição
ou velocidade em deslocamento angular ao redor de um eixo;
III – O encoder absoluto possue como vantagens: baixo consumo de energia, imune a ruídos e a
informação de posição é obtida diretamente do disco ótico.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):
A)
 I, apenas.
B)
 II, apenas.
C)
 I e II, apenas.
D)
 II e III, apenas.
E)
 I, II e III.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários 
Exercício 7:
 
O sensor de temperatura Rx está tendo sua calibração verificada por meio do circuito abaixo.
Este sensor está aplicado num forno, primeiro a uma temperatura de 60 °C e depois numa
temperatura de 240 °C.
 
 
Qual deve ser, respectivamente, a leitura do Amperímetro (A) nos dois casos sabendo que o
valor da resistência do RTD deve obedecer à seguinte equação?
 
T (°C) = - 18 (°C/Ohm) x Rx + 600 °C
 
 
A)
 - 0,5 mA e 0,75 mA;
B)
 0,5 mA e 0 mA;
C)
 0 mA e –0,75 mA;
D)
 0 mA e 0,75 mA;
E)
 - 0,75 mA e 0,75 mA.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários