INSTRUMENTAÇÃO ELETROELETRÔNICAProf. Pierre Vilar Dantas

Turma: 0063-A

Horário: 2N

Aula 03 - 14/08/2017

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TÓPICOS• Sinais e Ruídos – Parte 1

• Exercícios

Sinais e Ruídos –Parte 1

Sinal - Definição• Matematicamente, um sinal é definido como uma função de

uma ou mais variáveis que representam um fenômenofísico.

• Na área da instrumentação, o processamento ou tratamentode um determinado sinal deve ser baseado em métodoscriteriosos, pois a sua natureza e a sua relação com o ruídodeterminam o desenvolvimento apropriado do sistema demedição

Exemplos

Representação

Séries de Fourier

Ruído Caracterização• O ruído é um sinal puramente aleatório, portanto seu valor

instantâneo não pode ser determinado em qualquermomento.

• Pode ser gerado em função do uso dos componentespassivos e ativos, ou ainda pode ser sobreposto ao circuitopor fontes externas como, por exemplo, linhas de energiaelétrica. motores elétricos, sistemas de ignição, sistemas decomunicação, etc.

Tipos de Ruídos

Tipos de Ruídos

Relação Sinal-Ruído

O Termopar

Efeitos Seebeck e Peltier• O efeito Seebeck é a produção de uma diferença de

potencial (tensão elétrica) entre duas junçõesde condutores (ou semicondutores) de materiais diferentesquando elas estão a diferentes temperaturas (forçaeletromotriz térmica).

• É o reverso do efeito Peltier que é a produção deum gradiente de temperatura em duas junções de doiscondutores (ou semicondutores) de materiais diferentesquando submetidos a uma diferença de potencial (tensãoelétrica) em um circuito fechado (consequentemente,percorrido por uma corrente elétrica).

TermoparDefinição• Elemento primário de medida de temperatura constituído

por dois materiais diferentes ligados um ao outro.

Termopar

Outros sensores/transdutores Termistor• Termistor - semicondutores sensíveis à temperatura.

� NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) - termistorescujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura énegativo: a resistência diminui com o aumento da temperatura.

� PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) - termistorescujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura épositivo: a resistência aumenta com o aumento da temperatura.

Outros sensores/transdutoresPirômetro• O pirômetro é um tipo de termômetro.

• Mede irradiação térmica da superfície de um objeto einforma a temperatura.

• Trata-se de um dispositivo que não necessita de contato.

Outros sensores/transdutoresTermoresistência• Uma termorresistência (RTD - Resistance Temperature

Detector) é um instrumento que permite determinaruma temperatura, através da relação entrea resistência elétrica do material.

• Geralmente, são de platina, mas são também utilizadosoutros materiais, como por exemplo o níquel.

• Por norma, é identificada pelo material que a constitui epela resistência que apresenta a 0 °C. Por exemplo, uma Pt-100 é uma termorresistência de platina que a0 °C apresenta uma resistência de 100 Ω, ao passo que umaNi-500, a 0 °C apresenta uma resistência de 500 Ω.

Voltando aos TermoparesTipos

INTERDEPENDÊNCIADOS EFEITOS TERMELÉTRICOS

1. Junção 1 a T1 à eAB(T1) (Seebeck)

2. Junção 2 a T2 à eAB(T2) (Seebeck)

3. eAB(T1) e eAB(T2) à I (Ohm)

4. I nas junções origina libertação/absorção de calor à T1 e T2mudam (Peltier)

5. I nos condutores origina libertação/absorção de calor à T1 eT2 também mudam (Thomson)

Termopares Normalizados

Regras de uso de Termopares

Regras de uso de Termopares

Regras de uso de Termopares

Temperatura do objeto

Temperatura do objeto

Rejeição ao Ruído• (Note-se que a sensibilidade de um termopar é da ordem dos

microvolt/ºC)

• Ações a tomar (no projeto, na instalação)

1. Usar cabos curtos, se possível com o conversor junto do termopar;

2. Cabos de sinal longe de cabos de potência;

3. Usar cabos de extensão adequados, que não devem ser muitoapertados;

4. Usar cabos de sinal blindados, convenientemente ligados à terra;

5. Efetuar uma filtragem analógica do sinal;

6. Usar amplificadores com rejeição de modo comum elevada;

7. Usar termopares adequados à atmosfera, com a junção soldada deorigem;

8. Quando possível, usar termopares com sensibilidade elevada.

ExercíciosEstudo de caso• No livro do Balbinot, Vol 1, pg. 184, seção ” Estudo de caso

- instrumentação para um termopar”, explique:

1. O que vem a ser a ”blindagem de guard” e qual suafinalidade. Use diagramas ou esquemas, se necessário.

Mandar as respostas em PDF usando o link:https://www.dropbox.com/request/eEh6ixfTH89n9ZI64E3x