5-instrumentos analógicos
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Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Instrumentos
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Exactidão (Accuracy)
(The difference between a measurement reading and the true value of that measurement)
Precisão (Precision)
(The degree to which an instrument will repeat the same measurement over a period of time)
Resolução (Resolution) – quanto consegue ‘resolver’ – valor relativo
(The smallest change in a measured value that the instrument can detect)
Sensibilidade (Sensivity) – valor absoluto
(the smallest change in the input (stimulus) that causes a discernible change in the output )
Histerese (Hysteresis)
(The delay between the action and reaction of a measuring instrument )
Linearidade (Linearity)
(The amount of error change throughout an instrument's measurement range)
Repetibilidade (Repetability)
(The ability to obtain consistent results when measuring the same part with the same measuring instrument)
Gama (escala) (Range)
(The limit of measurement values that an instrument is capable of reading )
Estabilidade (Stability)
(The ability of a measuring instrument to retain its calibration over a long period of time)
Tolerância (Tolerance)
(The unwanted but acceptable deviation from a desired dimension)
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Precisão Exactidão
(accuracy)
Errosaleatórios
Errossistemáticos
precisão
exactidão
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
O contacto do potenciómetro não desliza ao longo da totalidade do fio – “salta”de um ponto de uma espira paraum ponto na espira seguinte.
Admitindo que a totalidade do fio tem uma resistência de 100 e que existem 1 000 espiras,cada volta tem uma resistência de:
Quando o contacto se move de uma espira para outra, a resistência varia de 0,1
Assim, o potenciómetro pode ser ajustado de 0 a 100 , com uma resoluçãoresolução de 0,1 .
espesp
/ 1,0 1000
100
Resolução
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
(algumas) características dinâmicas
• Tempo de resposta (“response time”)
• Tempo de subida (“rise time”)
• Tempo de estabilização (“settling time”)
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Instrumentos Analógicos
(leitura contínua)
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
ponteiro
escala
Forçacontrole
Forçadeflectora
bobine
molaespiral
Galvanómetro D’Arsonval (microamperímetro)
Corrente eléctrica Campo magnético Força (binário)
Consumo – 25 A (25 W a 200 W)
Exactidão – 2% a 5% (fundo de escala)
Valores típicos:
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
0
valor real
0
valor real
f [Hz] f [Hz]
Não ligar directo à tensão (Rg )
Não ligar terminais invertidos
Começar por escalas mais elevadas
Galvanómetro D’Arsonval é um instrumento de corrente contínua
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Rg
I
RS
IS
Ig
Malhas: VS = Vg
ISRS = IgRg
Nodos: I = IS + Ig
S
ggS I
RIR
g
ggS II
RIR
I = m.I’
S
Sg
R
RRm
Corrente máximado galvanómetro
Sendo microamperímetro, como medir ampéres ?
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Rg
Escalas múltiplas
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Voltímetro
Rtot = Rg + R Ig
totR
VI V
R
Rg
I
Rg
I R2
R3
R4
Extensão de escala Impedância (de entrada)
R2 Rg
R1
Vg
g
RR
RR
2
2
(R2 // Rg)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
log
0 50 mA
2 V
40 mA
1 V
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Medição de corrente alternada
Imax
RectificaçãoNota: pressupõe-se que os díodos são ideais (i.e. lineares)
valor eficaz (RMS)
valor médio
maxmax 707,0 2
2IIIeficaz
maxmax 636,0 2
IIIcc
(apenas para sinusoidais !)Calibrar para aqueles valores
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Valor médio valor médio sinusoidal
Um instrumento com detecção de valor médio,fornecerá um valor incorrecto, para qualquer sinaldiferente de um sinal sinusoidal !
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
( . .) (" ")
( . .)
Valor eficaz C Afactor de forma form factor
Valor médio C A
11,1222
..
max
max
V
V
V
Vff
CC
RMS
para uma onda sinusoidal:
Vef = 1,11.Vmed
Vmed = 0,9.Vef
Alguns parâmetros
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Vef 1 Vef 2
Vef 1 ≈ Vef 2
no entanto, o sinal 1 é um sinal muito mais distorcido que o sinal 2
ef
p
V
Vfc
recorre-se ao factor de crista (“crest factor”)
(noção da distorção de uma onda)
Alguns parâmetros – factor de crista (“crest factor”)
fc = 1,43
fc = 4,68
fc = 1,414 2
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Voltímetro TRMS(1) (fc < 3)
(1) TRMS = “True RMS” (verdadeiro valor eficaz)
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
RgR Raj
Rlim
I
Nunca ligar o Ohmímetroa um circuito sob tensão !
Ohmímetro
?lim RRR
VI
R
VI
g
gRRI
VR lim?
ctes
IfR 1
?
0 100
0
10.000 /V
V
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
0 1 2 3 4 [ms]
+2 V
1,4 V
0
-2 V
+2 V
0
-2 V
-1,5 V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Sensibilidade: 2 cm/V
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
• Não atenuadoras – 1:1 (apenas uma ponteira convenientemente isolada)
• Atenuadoras – 10:1 (normal, embora existam outros factores de atenuação)
Ri
cabo coaxial
Ci
RS
VS
CC
fonte do sinal
entrada doosciloscópio
O cabo coaxial pode introduzir um aumento de até 100 pF,à capacitância de entrada do osciloscópio (30 pF, 1 M)
mandatório: Ri >> RS
9 M 5 – 30 pF 40 pF 1 M
Cabo blindadode baixa capacitância
Base da ponta de provaPonteira
Ri
cabo coaxial
Ci
RS
VS
CC
fonte do sinal
entrada doosciloscópio
9 M
atenuador
Pontas de prova
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
ca
cc Ri
CC
Distorção em altas frequências
0,2 s
A distorção nota-se quer em modo CA quer em modo CC
Deve-se à combinação de RS (R interna do gerador) com Ci ( CC)
•Declives de subida e descida•Arredondamentos dos cantos
RS
geradorpulsos
Ci
=RSCi
Tempo de subida: ts =2,2.RSCi
Resolução: • Gerador com RS • Ponta de prova atenuadora
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
ca
cc Ri
CC
ca
cc Ri
CC
O condensador CC impõe uma pequena distorção(dito tilt ou slope ou sag, em inglês)
É uma distorção nas baixas frequências,devida á carga/descarga do condensador CC
50 ms
Ri 1 M
CC 0,1 F = 100 ms = ½ T = Ri x CC
Para evitar distorções em baixas frequências, a largura do pulso não deve ser inferior a (0,1xRiCC)
CiCRL10
1
Distorção em baixas frequências
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Colocando o selector na posição DC mostra o sinal com as componentes AC e DC.Colocando o selector na posição AC bloqueia-se a componente DC (sinal centrado nos zero Volts)
Input coupling
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• Fontes de disparo:Fontes de disparo:•Internas
• CH1, CH2• VERT MODE
•Externas• EXT
• Modos de disparo:Modos de disparo:• AUTO• NORM• TV
Pulso de disparo
Sinal de varrimento
Onda de entrada
É necessário que o varrimento se inicie num ponto fixo da onda, opara que se veja um traço estável
Trigger
No caso de ser utilizado com uma TV,para sincronização entre ambos
Exemplo da sinal sem controle de trigger
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
Positive/negative trigger – fonte: o próprio sinal
Instrumentação Industrial Dep. Eng. Electrotécnica
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