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Engenharia de Produção ·
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Instrumentação Transdutores e Medição Professores Cesar Augusto Neitzke Emerson Donaisky Edson Ruschel Introdução Conceitos Instrumentação é o desenvolvimento ou uso de instrumento de medidas para observação monitoração controle ou transmissão Instrumento é o equipamento ou dispositivo que mede a quantidade física tais como temperatura fluxo nível distância ângulo pressão etc Transdutor é o dispositivo que recebe o sinal na forma de um tipo de energia e converte o mesmo em uma outra forma Medição conjunto de operações que tem por objetivo determinar um valor de uma grandeza Conceitos Grandeza Propriedade de um fenômeno de um corpo ou de uma substância que se pode ser expressa quantitativamente sob a forma de um número e de uma referência Unidade Grandeza escalar real definida e adotada por convenção com a qual qualquer outra grandeza da mesma natureza pode ser comparada para expressar na forma de um número a razão entre as duas grandezas Sistema Internacional de Grandezas Sistema de grandezas baseado nas sete grandezas de base comprimento massa tempo corrente elétrica temperatura termodinâmica quantidade de substância e intensidade luminosa 100 Qual é a EFICÁCIA DA SOLUÇÃO aplicada Quais são as POSSÍVEIS SOLUÇÕES PROBLEMAS DE MEDIÇÃO em diferentes contextos O quê Como Com o quê Transformação Digital e Indústria 40 A Quarta Revolução Industrial faz parte de um grande processo de Transformação Digital que extrapola os limites da indústria A computação está presente em todo o lugar Computação Ubíqua por um preço cada vez menor o que possibilita o desenvolvimento de aplicações que não existiam antes O uso da computação permite otimizar operações de engenharia reduzindo custos e melhorando a qualidade As informações geradas em campo são transmitidas de forma digital pelos sistemas computacionais assim os engenheiros podem controlar processos gerenciar equipes e entender melhor as condições de uso dos produtos projetados sem ter que se deslocar até os locais de operação Os produtos conectados à internet Internet das Coisas podem ser vendidos como serviço gerando uma renda mensal para os seus fabricantes e permitindo que os consumidores paguem apenas pela quantidade que foi consumida Exemplo de Transformação Digital A empresa General Eletric criou uma unidade de negócios dedicada ao processo de Transformação Digital Foram contratados mais de 2000 Engenheiros de Software Um dos projetos da unidade foi um a instrumentação dos aerogeradores que estavam operando em campo Descobriuse que cada local de operação possui características ambientais particulares Então os geradores deveriam possuir algumas possibilidades de ajustes O projeto foi alterado e os geradores ficaram até 20 mais eficientes que os da concorrência Artigo completo com o relato do exemplo citado e do processo de transformação digital da GE httpssloanreviewmiteduarticletheonlywaymanufacturerscansurvive Sistema de Instrumentação Digital Definições Signal Source É um fenômeno físico que dá Origem ao Sinal Exemplo uma troca de calor que gera uma variação de temperatura em um objeto Sensor Transducer Geralmente tradados como um único bloco com Sensor É o elemento capaz de detectar a variação de um fenômeno físico Transdutor é o dispositivo que recebe o sinal na forma de um tipo de energia e converte o mesmo em uma outra forma Exemplo Um sensor que detecta uma variação de temperatura e gera uma tensão de saída Signal Conditioning Condicionamento de Sinal é a preparação do sinal para a sua leitura por outra parte do sistema Exemplo Amplificação de um sinal de baixa potência Definições AnalogtoDigital Converter ADC Conversor de sinal Analógico para Digital é responsável por converter sinais elétricos em valores digitais para que estes possam ser transgeridos a sistemas de informação Exemplo Conversão de um sinal de 12 V em um conjunto de bits que podem ser representados por um número binário Driver Software Algoritmo que recebe os dados binários diretamente do sistema de conversão ADC Esta informação é disponibilizada para o Software de Applicação que deverá tratar os dados Exemplo recepção do valor 1001 0011b equivalente a 147 na base decimal Application Software Conjunto de algoritmos responsáveis por tratar os dados recebidos e apresentar informações para o usuário final Exemplo Algoritmo com conversão matemática responsável por converter o valor 147 em uma informação que diz que a temperatura ambiente é de 147 apenas um exemplo pois esta conversão varia conforme a aplicação Consulte os códigos dos equipamentos na internet para formular respostas para as perguntas dos exemplos a seguir Exemplo 1 Sistema de Medição com DAQ NI 6008 NI 6008 PT100 Labview O que este sistema mede Quais são as etapas de um sistema de instrumentação desempenhadas por cada uma das ferramentas acima Exemplo 1 Resposta Sistema para Medição de Temperatura NI 6008 PT100 Labview Obs foi utilizado o Driver de Comunicação do Labview para placas NI 6008 Obs A variação de temperatura gera uma variação na resistência elétrica do sensor Exemplo 2 Sistema de medição com Arduino Célula de Carga Módulo HX 711 Arduino Labview Linx O que este sistema mede Quais são as etapas de um sistema de instrumentação desempenhadas por cada uma das ferramentas acima Exemplo 2 Resposta Sistema de Medição de Peso Célula de Carga Módulo HX 711 Arduino Linx O Linx é uma biblioteca que funciona como Driver de Comunicação entre o Arduino e o Labview Uma parte do código é executada no Arduino e outra no Labview Labview Exemplo 3 Sistema de Medição com Raspberry PI O que este sistema mede Quais são as etapas de um sistema de instrumentação desempenhadas por cada uma das ferramentas acima ADS 1115 LM 358 Raspberry PI Python Termopar Tipo k Mobile Exemplo 3 Sistema de Medição de Temperatura ADS 1115 LM 358 Raspberry PI Python Termopar Tipo k Mobile Neste exemplo o Raspberry possui um Web Server interno com código em Python que publica as informações para um acesso pelo navegador
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Instrumentação Transdutores e Medição Professores Cesar Augusto Neitzke Emerson Donaisky Edson Ruschel Introdução Conceitos Instrumentação é o desenvolvimento ou uso de instrumento de medidas para observação monitoração controle ou transmissão Instrumento é o equipamento ou dispositivo que mede a quantidade física tais como temperatura fluxo nível distância ângulo pressão etc Transdutor é o dispositivo que recebe o sinal na forma de um tipo de energia e converte o mesmo em uma outra forma Medição conjunto de operações que tem por objetivo determinar um valor de uma grandeza Conceitos Grandeza Propriedade de um fenômeno de um corpo ou de uma substância que se pode ser expressa quantitativamente sob a forma de um número e de uma referência Unidade Grandeza escalar real definida e adotada por convenção com a qual qualquer outra grandeza da mesma natureza pode ser comparada para expressar na forma de um número a razão entre as duas grandezas Sistema Internacional de Grandezas Sistema de grandezas baseado nas sete grandezas de base comprimento massa tempo corrente elétrica temperatura termodinâmica quantidade de substância e intensidade luminosa 100 Qual é a EFICÁCIA DA SOLUÇÃO aplicada Quais são as POSSÍVEIS SOLUÇÕES PROBLEMAS DE MEDIÇÃO em diferentes contextos O quê Como Com o quê Transformação Digital e Indústria 40 A Quarta Revolução Industrial faz parte de um grande processo de Transformação Digital que extrapola os limites da indústria A computação está presente em todo o lugar Computação Ubíqua por um preço cada vez menor o que possibilita o desenvolvimento de aplicações que não existiam antes O uso da computação permite otimizar operações de engenharia reduzindo custos e melhorando a qualidade As informações geradas em campo são transmitidas de forma digital pelos sistemas computacionais assim os engenheiros podem controlar processos gerenciar equipes e entender melhor as condições de uso dos produtos projetados sem ter que se deslocar até os locais de operação Os produtos conectados à internet Internet das Coisas podem ser vendidos como serviço gerando uma renda mensal para os seus fabricantes e permitindo que os consumidores paguem apenas pela quantidade que foi consumida Exemplo de Transformação Digital A empresa General Eletric criou uma unidade de negócios dedicada ao processo de Transformação Digital Foram contratados mais de 2000 Engenheiros de Software Um dos projetos da unidade foi um a instrumentação dos aerogeradores que estavam operando em campo Descobriuse que cada local de operação possui características ambientais particulares Então os geradores deveriam possuir algumas possibilidades de ajustes O projeto foi alterado e os geradores ficaram até 20 mais eficientes que os da concorrência Artigo completo com o relato do exemplo citado e do processo de transformação digital da GE httpssloanreviewmiteduarticletheonlywaymanufacturerscansurvive Sistema de Instrumentação Digital Definições Signal Source É um fenômeno físico que dá Origem ao Sinal Exemplo uma troca de calor que gera uma variação de temperatura em um objeto Sensor Transducer Geralmente tradados como um único bloco com Sensor É o elemento capaz de detectar a variação de um fenômeno físico Transdutor é o dispositivo que recebe o sinal na forma de um tipo de energia e converte o mesmo em uma outra forma Exemplo Um sensor que detecta uma variação de temperatura e gera uma tensão de saída Signal Conditioning Condicionamento de Sinal é a preparação do sinal para a sua leitura por outra parte do sistema Exemplo Amplificação de um sinal de baixa potência Definições AnalogtoDigital Converter ADC Conversor de sinal Analógico para Digital é responsável por converter sinais elétricos em valores digitais para que estes possam ser transgeridos a sistemas de informação Exemplo Conversão de um sinal de 12 V em um conjunto de bits que podem ser representados por um número binário Driver Software Algoritmo que recebe os dados binários diretamente do sistema de conversão ADC Esta informação é disponibilizada para o Software de Applicação que deverá tratar os dados Exemplo recepção do valor 1001 0011b equivalente a 147 na base decimal Application Software Conjunto de algoritmos responsáveis por tratar os dados recebidos e apresentar informações para o usuário final Exemplo Algoritmo com conversão matemática responsável por converter o valor 147 em uma informação que diz que a temperatura ambiente é de 147 apenas um exemplo pois esta conversão varia conforme a aplicação Consulte os códigos dos equipamentos na internet para formular respostas para as perguntas dos exemplos a seguir Exemplo 1 Sistema de Medição com DAQ NI 6008 NI 6008 PT100 Labview O que este sistema mede Quais são as etapas de um sistema de instrumentação desempenhadas por cada uma das ferramentas acima Exemplo 1 Resposta Sistema para Medição de Temperatura NI 6008 PT100 Labview Obs foi utilizado o Driver de Comunicação do Labview para placas NI 6008 Obs A variação de temperatura gera uma variação na resistência elétrica do sensor Exemplo 2 Sistema de medição com Arduino Célula de Carga Módulo HX 711 Arduino Labview Linx O que este sistema mede Quais são as etapas de um sistema de instrumentação desempenhadas por cada uma das ferramentas acima Exemplo 2 Resposta Sistema de Medição de Peso Célula de Carga Módulo HX 711 Arduino Linx O Linx é uma biblioteca que funciona como Driver de Comunicação entre o Arduino e o Labview Uma parte do código é executada no Arduino e outra no Labview Labview Exemplo 3 Sistema de Medição com Raspberry PI O que este sistema mede Quais são as etapas de um sistema de instrumentação desempenhadas por cada uma das ferramentas acima ADS 1115 LM 358 Raspberry PI Python Termopar Tipo k Mobile Exemplo 3 Sistema de Medição de Temperatura ADS 1115 LM 358 Raspberry PI Python Termopar Tipo k Mobile Neste exemplo o Raspberry possui um Web Server interno com código em Python que publica as informações para um acesso pelo navegador