instrumentaÇÃo industrial sinalização e. e. prof. arnaldo i. t. consultant i. a. i. consultant

INSTRUMENTAÇÃINSTRUMENTAÇÃOO

INDUSTRIALINDUSTRIAL

Sinalização E. E.Sinalização E. E.Prof. ArnaldoProf. ArnaldoI. T. ConsultantI. T. ConsultantI. A. I. ConsultantI. A. I. Consultant

Formação Sinalização E. E.Formação Sinalização E. E.Estrutura Atômica ClássicaEstrutura Atômica Clássica

Níveis Estruturais BásicosNíveis Estruturais Básicos de um Segmento de Material Condutor ElétricoSegmento de Material Condutor Elétrico & seu Comportamento Operacional Físico-QuímicoComportamento Operacional Físico-Químico, quandoquando devidamente

submetidosubmetido a vários Níveis Controlados de Tensão Elétricavários Níveis Controlados de Tensão Elétrica ::

Prata ( Ag )Prata ( Ag )Ouro ( Au )Ouro ( Au )

Platina ( Pt )Platina ( Pt )CobreCobre (( CuCu ))

Alumínio ( Al )Alumínio ( Al )Tungstênio ( W )Tungstênio ( W )

Níquel ( Ni )Níquel ( Ni )Cádmio ( Cd )Cádmio ( Cd )

Ligas MetálicasLigas Metálicas

Física ClássicaFísica Clássica : Materiais formados apenas por MoléculasMoléculas,ÁtomosÁtomos, PrótonsPrótons, ElétronsElétrons & NêutronsNêutrons ;

IsolanteIsolanteExternoExterno

BlindagemBlindagemInternaInterna

MaterialMaterialDielétricoDielétrico

CondutorCondutorMetálicoMetálico

Cabo ElétricoCabo Elétrico -- -- Distribuição de EnergiaDistribuição de Energia

Formação Sinalização E. E.Formação Sinalização E. E. CIRCUITOS ELÉTRICOSCIRCUITOS ELÉTRICOS

G

SS

E ( V )E ( V )

E

F

i ( A )i ( A )

# Material CondutorMaterial Condutor de formato retilíneoformato retilíneo, semsem q.q.Influências Termo-MecânicasInfluências Termo-Mecânicas do Meio ExternoMeio Externo é

submetidosubmetido a uma d.d.p.d.d.p. ( f.e.m.f.e.m. ) EE ( VV ), a partir daFonte Variável de Tensão ElétricaFonte Variável de Tensão Elétrica GG, apósapós o

fechamentofechamento do Interruptor SInterruptor S :

-- Em alguns milisegundosmilisegundos, ocorrerão os seguintesFenômenos Físico-QuímicosFenômenos Físico-Químicos em tal CondutorCondutor :

a)a) AparecimentoAparecimento do Campo Eletromagnético ECampo Eletromagnético E ;b)b) GeraçãoGeração da Força Elétrica FForça Elétrica F em Oposição VetorialOposição Vetorial ;c)c) Força FForça F atua no Coeficiente de Resistência ElétricaCoeficiente de Resistência Elétrica

deste Material CondutorMaterial Condutor [ FF ↑↑ ↓↓ R ( Ω ) ] ;

d)d) Inicialização SimultâneaInicialização Simultânea dos Processos F.Q.Processos F.Q. :

◙ Agitação Termo-Mecânica dos elétronselétrons ( em relação às suas Regiões Atômicas OrbitaisRegiões Atômicas Orbitais ) ;

◙ Orientação Eletrônica em relação à Força FForça F ; ◙ AçãoAção da Velocidade de Deriva EletrônicaVelocidade de Deriva Eletrônica ;

e)e) InícioInício da Movimentação Eletrônica OrdenadaMovimentação Eletrônica Ordenada( Sentido da Força FForça F & contrário ao Campo ECampo E ) ;

f)f) FormaçãoFormação do Fluxo E.E.Fluxo E.E. no sentido da Força FForça F ;g)g) EstabelecimentoEstabelecimento da Corrente ElétricaCorrente Elétrica ii (( AA ))

no CondutorCondutor & no próprio Circuito E.E.Circuito E.E. ;

R ( R ( ΩΩ ) )

CCOONNDDUUTTOORR

LinhasLinhasdede

CampoCampoEletroEletroMag.Mag.

i ( A )i ( A )

+

Formação Circuitos E. E.Formação Circuitos E. E.

FormulárioTécnicoPadrão

abrangendoConceitos de Eletricidade

Básica,desenvolvido

a partir da1ª. Lei de OHM1ª. Lei de OHM :

V = R . I

Sinais EletroeletrônicosSinais Eletroeletrônicos

RegistrosRegistros dos ComportamentosComportamentos & VariaçõesVariaçõesdos Parâmetros OperacionaisParâmetros Operacionais das GrandezasGrandezasEletroeletrônicasEletroeletrônicas, principalmente TensõesTensões &Correntes ElétricasCorrentes Elétricas, quando devidamentedevidamenteformatadasformatadas (“ModuladasModuladas”) em função dos ::

▼ Regimes Op.Regimes Op. de ComponentesComponentes & CircuitosCircuitos ;;

▼ Meios FísicosMeios Físicos & Métodos de TranscepçãoMétodos de Transcepção Funcional Funcional ( TxTx // RxRx PHY Op. ModesPHY Op. Modes ) ;;

▼ Técnicas Op.Técnicas Op. de ModulaçãoModulação, CodificaçãoCodificação & Protocolos de IntercomunicaçãoProtocolos de Intercomunicação ;;

Sinalização E. E.Sinalização E. E. :: Parâmetros BásicosParâmetros Básicos

- Formatos de OndasFormatos de Ondas PadronizadosPadronizados :: SenoidalSenoidal, QuadráticoQuadrático, TriangularTriangular, ... ; ... ;

- - Formações Físicas FuncionaisFormações Físicas Funcionais : : AnalógicaAnalógica, DigitalDigital, HíbridaHíbrida ou ModuladaModulada ;;- PolaridadesPolaridades : : PositivaPositiva, NegativaNegativa ou DuplaDupla

;;

- Sentidos OperacionaisSentidos Operacionais : : C. A.C. A. ou C. C.C. C. ;;- Larguras de PulsosLarguras de Pulsos ( LpLp ) & fopfop ;;- Defasagens Op.Defasagens Op. entre Sinais E. E.Sinais E. E. ( φφ ) ; ;

- AmplitudesAmplitudes ou Valores PadronizadosValores Padronizados :: Vp(+)Vp(+) # # Vp(-)Vp(-) # # VVpppp ## V Vmedmed # # VVinstinst ##

VVefef

Formatos de Ondas Formatos de Ondas FundamentaisFundamentais

SenoidalSenoidal

TriangularTriangular

QuadráticaQuadrática

Dente deDente deSerraSerra

Sinais E. E. AnalógicosSinais E. E. AnalógicosSinais E.E.Sinais E.E. caracterizados funcionalmentecaracterizados funcionalmente

por

InfinitasInfinitas Variações IncrementaisVariações Incrementais de AmplitudeAmplitude,

cujas OcorrênciasOcorrências & Formatações Op.Formatações Op. NÃONÃO

POSSUEMPOSSUEM nenhumanenhuma tendência Instantâneatendência Instantânea ;;

Sinais E. E. DigitaisSinais E. E. DigitaisSinais E.E.Sinais E.E. caracterizados funcionalmentecaracterizados funcionalmente

por

VariaçõesVariações de AmplitudeAmplitude cujas Formatações Formatações Op.Op.

POSSUEMPOSSUEM tendências Instantâneastendências Instantâneas, com seus

Intervalos de TempoIntervalos de Tempo extremamente extremamente rápidosrápidos ;;

HíbridoHíbridoAnalógicoAnalógico

DigitalDigital

Polaridade Sinais E. E.Polaridade Sinais E. E. :: C. AC. A.. / / C. C. C.C. SenoidalSenoidal

C. A.C. A.

TriangularTriangularC. C.C. C.

QuadráticaQuadráticaC. C.C. C.

Dente deDente deSerra C. A.Serra C. A.

++

--

++

++

++ ++

++

++

--

----

--

--

----

--

Formatos ModuladosFormatos Modulados &/ou&/ou CodificadosCodificados

( ( PulsantesPulsantes, RetangularesRetangulares, RecortadosRecortados, ... )... )

ModulaçãoModulaçãoAmplitudeAmplitude

ModulaçãoModulaçãoFreqüênciaFreqüência

ModulaçãoModulaçãoFaseFase

Formatos ModuladosFormatos Modulados &/ou&/ou CodificadosCodificados

( ( Codificação Digital PWMCodificação Digital PWM ))

Modulação PWM Sigma DeltaModulação PWM Sigma DeltaModulação PWM Delta PadrãoModulação PWM Delta Padrão

Modulação PWM Delta Invertido PadrãoModulação PWM Delta Invertido Padrão

Formatos ModuladosFormatos Modulados &/ou&/ou CodificadosCodificados

(( PulsantesPulsantes, RetangularesRetangulares, RecortadosRecortados, ... )... )

Codificação Codificação UnipolarUnipolar

CodificaçãCodificação Bipolaro Bipolar

Codificação Codificação ManchesterManchester

Formatos ModuladosFormatos Modulados &/ou&/ou CodificadosCodificados

( ( Codificação Digital PCM NZRICodificação Digital PCM NZRI ))PPCCMM

NNRRZZII

EENNCCOODDIINNGG

Formatos ModuladosFormatos Modulados &/ou&/ou CodificadosCodificados

( ( PCM NZRI 4B/5BPCM NZRI 4B/5B & 8B/6T8B/6T Digital Digital CodesCodes ))

1 Gbps / 100 Mbps1 Gbps / 100 Mbps

10 / 100 Mbps10 / 100 Mbps

PCM NZRI 4B/5B MLT-3 PCM NZRI 4B/5B MLT-3 EncodingEncoding

Sinalização Ethernet 100 MbpsSinalização Ethernet 100 Mbps100 Base-TX Cabo UTP Cat 5e100 Base-TX Cabo UTP Cat 5e

PCM NZRI 4B/5B MLT-3 PCM NZRI 4B/5B MLT-3 EncodingEncoding

Sinalização Ethernet 100 MbpsSinalização Ethernet 100 Mbps100 Base-TX Cabo UTP Cat 5e100 Base-TX Cabo UTP Cat 5e

Período de OndasPeríodo de Ondas ( ( TT ) & ) & FopFop

Fop = 1 / TFop = 1 / T

TT = 1 / 3 seg = 1 / 3 seg

FopFop = 3 Hz = 3 Hz

Larguras de PulsosLarguras de Pulsos ( ( TT ) & ) & fopfop

DefasagensDefasagens entreentre Sinais E. E.Sinais E. E.

φφ

Grandezas E.E. em FaseGrandezas E.E. em Fase Grandezas E.E. DefasadasGrandezas E.E. Defasadas

φφ

Supondo-se queSupondo-se que : :

Período da Onda = T = 360Período da Onda = T = 360°°então : T / 4 = X° = então : T / 4 = X° = φφ

T T 360° X = 360 . T / 4 360° X = 360 . T / 4T / 4 T / 4 X° T X° T

Assim sendoAssim sendo : X = : X = φφ = = 90° 90°φφ

Amplitudes PadronizadasAmplitudes Padronizadas

Amplitudes PadronizadasAmplitudes Padronizadas

Amplitudes PadronizadasAmplitudes Padronizadas

Amplitudes PadronizadasAmplitudes Padronizadas

Sinal Simétrico em relação à sua Amplitude.Sinal Simétrico em relação à sua Amplitude. Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Vpp = 460 V Vpp = 460 V Vp = ? Vmed = ? Vrms = ? Vp = ? Vmed = ? Vrms = ? Vinst em 62,5 ms = ?Vinst em 62,5 ms = ?

2525 7575 mmss

101000

Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Vrms = 12 V Vrms = 12 V Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vinst em 17,5 µs & 22,5 µs = ? ( Vinst em 17,5 µs & 22,5 µs = ? ( Para os 3 Sinais E. E. propostosPara os 3 Sinais E. E. propostos ) )

Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Vrms = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ?Vrms = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vinst em 0,6 s e em 0,7 s = ?Vinst em 0,6 s e em 0,7 s = ?

ss

Se cada Divisão Y = 20 mV e cada Divisão X = 2ms, obter :Se cada Divisão Y = 20 mV e cada Divisão X = 2ms, obter : Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Natureza = ? Tipo = ? T = ? fop (Hz) = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vrms = ?Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vrms = ? Vinst em 54 ms e em 86 ms = ?Vinst em 54 ms e em 86 ms = ?

Se a Divisão V Padrão = 250 mV e cada Divisão X = 4ms, Se a Divisão V Padrão = 250 mV e cada Divisão X = 4ms, obter :obter :Naturezas = ? Tipos = ? T; T1; T2 = ? fop; fop1; fop2 Naturezas = ? Tipos = ? T; T1; T2 = ? fop; fop1; fop2 (Hz) = ? (Hz) = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vrms = ? para todos Sinais Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vrms = ? para todos Sinais E. E.E. E.Vinst em 40 ms para os 3 Sinais E. E.Vinst em 40 ms para os 3 Sinais E. E.

Se a Divisão V Padrão = 500 mV e cada Divisão X = 3µs, Se a Divisão V Padrão = 500 mV e cada Divisão X = 3µs, obter :obter :Para CLK : T= ? fop(Hz) = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Para CLK : T= ? fop(Hz) = ? Vp = ? Vmed = ? Vpp = ? Vrms = ? Vrms = ? Vinst em 12 µs para todos Sinais E. E.Vinst em 12 µs para todos Sinais E. E.Vinst em 24 µs para todos Sinais E. E.Vinst em 24 µs para todos Sinais E. E.

InstrumentaçãInstrumentaçãoo

IndustrialIndustrial

TratamentoTratamentoSinais E. E.Sinais E. E.

Sinais Sinais E.E.E.E.

Sinais Sinais E.E.E.E.

RuídosRuídosInterferênciasInterferências

ReflexõesReflexõesAtenuaçõesAtenuaçõesDistorçõesDistorções

AtrasosAtrasosDefasagensDefasagens