Fundamentação do projeto (Bibliografia Básica)

A área da instrumentação eletrônica, estuda tudo relativo a variável de processo onde temos principalmente;

Temperatura 

Pressão 

Vazão 

Viscosidade 

O estudo dos processos de medição estão diretamente relacionada à área de medidas elétricas. enquanto que o estudo dos equipamentos que realizam essas medidas está relacionada á área de instrumentação eletrônica.

A importância conjuntural das medidas elétricas e eletrônicas está tornando cada vez maiores com a tecnologia em pleno desenvolvimento.

Sistemas de Medidas

Existe a necessidade do ser humano de obter informações do meio ambiente, A partir destas informações será possível modelar os fenômenos observados;



• Em engenharia a maioria das informações são obtidas de forma experimental. Na Figura abaixo apresenta-se um sistema generalizado de Pesquisa Experimental em Engenharia .

 O que é informação 

• Informação é aquilo que gera um significado na mente humana modificando nosso conhecimento. O termo informação tem dois usos principais:

• Em linguagem comum ela relaciona uma coleção de fatos, idéias, entidades, conceitos e atributos que definem um sujeito ou objeto. (Ex. Enciclopédia).

• Em teoria de informação se refere à quantidade transferida numa mensagem passando por um canal de comunicação.

• Em Instrumentação aplicam-se os dois conceitos já que nos sistemas de medidas deve-se mapear a variável ( isto é codificar a medida) e ainda transmiti-la através de um canal de comunicação. 9 IPT Curso de Instrumentação

• Nas ciências naturais a informação pode ser quantificada , definido-se a menor quantidade de informação (Ex. bit), ela pode ser representada de diversas formas , mas sempre limitada a um certo tipo de portador de energia ou massa.

• Existem cinco diferentes tipos de portadores de energia:

1. Radiação

2. Energia elétrica ou magnética

3. Calor

4. Energia Química

5. Energia Mecânica.

O que é medição 

• É o processo empírico e objetivo de designação de números a propriedades de objetos ou eventos do mundo real de forma a descreve-los.

• Outra forma de explicar este processo é comparando a quantidade ou variável desconhecida com um padrão definido para este tipo de quantidade, implicando então num certo tipo de escala, como mostrado pela abaixo.

Tipos de medidas

• Medida Nominal: 

Quando duas quantidades do mesmo tipo são comparadas para saber se são iguais (Ex. duas cores , acidez de dois líquidos). 

• Medida Ordinal: 

Quando é necessário ter informação a tamanhos relativos (Ex. Classificação por peso e altura de uma turma)) 

• Medida em Intervalos: 

Quando deseja-se uma informação mais especifica, envolve-se então uma certa escala, sem incluir pontos de referência ou zero. (Ex. no caso anterior usar a escala de metros e quilogramas) 

• Medidas Normalizadas: 

Define-se um ponto de referência e realiza-se a razão, dividindo cada medida pelo valor de referência, determinando as magnitudes relativas. (Ex. O maior valor obtido será 1, quando foi escolhido como referência o valor máximo medido). 

• Medidas Cardinais: O ponto de referência é comparado com um padrão definido. Assim todo parâmetro físico pode ser medido contra uma referência padrão, como o Sistema Internacional de medidas SI. 

Sistema geral de medida 

Os sistemas de medidas apresentam geralmente três elementos constituintes, mostrado na Figura abaixo: 

• Elementos sensores 

• Conversores de sinais 

• Elementos mostradores ou atuadores

Para melhor compreensão do projeto necessita-se ter compreendimentos de algumas teorias e técnicas dispostos abaixo :

Divisor de Tensão 

O divisor de tensão é formado por uma associação em série de resistores, onde a tensão total aplicada na associação se divide nos resistores, de maneira proporcional aos valores de cada um deles. Um circuito divisor de tensão é mostrado abaixo:

O circuito divisor de tensão serve para fornecer parte da tensão de alimentação para um componente ou circuito. Dessa maneira, com um divisor de tensão é possível, por exemplo, obter 6V para um componente, a partir de uma fonte de 10V, como mostrado:

Formulando através da lei de Ohm e lei dos ramos de Kirchhoff (KVL):

LDR

O LDR possui a interessante característica de ser um componente eletrônico cuja resistência elétrica diminui quando sobre ele incide energia luminosa. Isto possibilita a utilização deste componente para desenvolver um sensor que é ativado (ou desativado) quando sobre ele incidir energia luminosa.

A resistência do LDR varia de forma inversamente proporcional à quantidade de luz incidente sobre  ele, isto é, enquanto o feixe de luz estiver  incidindo, o LDR oferece uma resistência muito baixa.
Quando este feixe é cortado, sua resistência aumenta. 

Constituição do LDR e suas Aplicações

É composto de um material semicondutor, o sulfeto de cádmio, CdS, ou o sulfeto de chumbo. O processo de construção de um LDR consiste na conexão do material fotossensível com os terminais, sendo que uma fina camada é simplesmente exposta à incidência luminosa externa. 

Com o LDR pode-se fazer o controle automático de porta, alarme contra ladrão, controle de iluminação em um recinto, contagem industrial, todos estes fotocontrolados para a operação de um relé.

Características do LDR

Também chamado de célula fotocondutiva, ou ainda de fotoresistência, o LDR é um dispositivo semicondutor de dois terminais, cuja resistência varia linearmente com a intensidade de luz incidente, obedecendo à equação R = C.L.a , onde L é a luminosidade em Lux, C e a são constantes dependentes do processo de fabricação e material utilizado. 

Como foi dito anteriormente o LDR tem sua resistência diminuída ao ser iluminado. A energia luminosa desloca elétrons da camada de valência para a de condução (mais longe do núcleo), aumentando o número destes, diminuindo a resistência. 

Conforme aumenta a intensidade de luz incidente no LDR, um número maior de elétrons na estrutura tem também seu nível de energia aumentado, devido à aquisição da energia entregue pelos fótons. O resultado é o aumento de elétrons livres e elétrons fracamente presos ao núcleo.