Analógica versus digital: utilização de equipamentos analógicos e digitais de medição

DOSSIER

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o electricista António Gomes, Marílio Cardoso e Sérgio Ramos Instituto Superior de Engenharia do Porto

analógica versus digital {UTILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTOS ANALÓGICOS E DIGITAIS DE MEDIÇÃO} O acto de medir é uma prática quotidiana nas sociedades modernas, quer no plano pessoal quer nas actividades profissionais. Os técnicos, para saberem com o que contar e não terem de especular ou inferir, têm que efectuar medições. Só medindo é possível conhecer com rigor. Assim, especialmente nas áreas da engenharia e em particular na electrotécnia, a utilização de equipamentos de medição é uma necessidade imperiosa. Este artigo aborda as questões essenciais relacionadas com a utilização de equipamentos de medição de grandezas eléctricas comparando as caracteristicas e os resultados das medições de equipamentos analógicos e digitais.

1› INTRODUÇÃO

2› QUALIDADE DA MEDIÇÃO: ERRO, INCERTEZA E EXACTIDÃO

Medir é um dos actos mais praticados por cada um de nós no nosso dia-a-dia. Por exemplo, ao olharmos para um relógio, seja digital ou de ponteiros (analógico) vemos no mostrador o resultado de uma medição de tempo. Comprar fruta no supermercado, abastecer o automóvel com combustível ou fazer uma chamada telefónica são outros actos usuais que têm implícitas medições.

Previamente à realização de qualquer medição é imprescindivel ter a noção da ordem de grandeza do que se vai medir, bem como reconhecer e identificar as limitações dos instrumentos de medição que irão ser utilizados.

Medir uma grandeza física é compará-la com outra grandeza da mesma espécie, sendo a medição o conjunto de operações que têm por objectivo determinar o valor da grandeza.

Há inúmeros factores que podem contribuir para uma incorrecta medição tornando-se necessário identificá-los e classificá-los de modo a minimizar os erros que podem ocorrer nas medições.

O termo erro de medição utiliza-se para designar o afastamento entre o valor real de uma grandeza e o valor que é efectivamente medido. Habitualmente é especificado pelos fabricantes um parâmetro relativo ao grau de confiança de um determinado aparelho de medição, o qual é normalmente indicado como limite superior e inferior do erro que se pode cometer ao efectuar a leitura de uma determinada grandeza. Esse grau de incerteza é habitualmente

O acto de medir envolve a existência de unidades de medida, bem como instrumentação de medição que podem apresentar diferentes graus de precisão da medida desejada.

Na vertente electrotécnica é usual a medição de correntes, tensões, potências, energia, factor de potência, carga harmónica, intensidade luminosa, valor da resistência de terra, resistência de isolamento entre outras.

Precisão Precisão

Fraca Fraca

Boa Boa

Fraca Fraca

Boa Boa

Exactidão Exactidão

Fraca Fraca

Fraca Fraca

Aceitável Aceitável

Boa Boa

Figura 1 . Precisão e Exactidão.

o electricista

MEDIÇÕES

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As principais diferenças entre um instrumento analógico e digital centram-se na existência de um conversor analógico-digital, na existência de processamento digital em detrimento de processamento analógico e na utilização de um visor numérico em lugar de um ponteiro e de uma escala para apresentação da grandeza a mensurar.

Um aspecto fulcral num instrumento digital é a escolha do conversor analógico-digital a usar. Assim, e no que toca às suas capacidades no domínio do tempo, a selecção é condicionada ao ritmo a que é necessário obter informação sobre a grandeza física. Assim, se, por exemplo, for necessário obter valores do mesurando a cada ms, o conversor tem de ser capaz de operar a um ritmo superior a 1 KHz [1].

Figura 5a . Aparelho digital real.

De uma forma resumida podem ser apontadas como principais limitações dos instrumentos digitais: › Reduzida versatilidade de utilização, uma vez que as funções desempenhadas são determinadas de forma rígida pelo “hardware” utilizado; › Custo mais elevado que os instrumentos analógicos; › A utilização de conversores do tipo não integrador implica cuidados adicionais na filtragem de ruídos que eram filtrados mecanicamente pela própria inércia da equipagem móvel dos instrumentos analógicos (por exemplo influência do ruído de 50 Hz proveniente dos sistemas de alimentação); › A inexistência de “software” poderá limitar alterações ao funcionamento dos instrumentos por parte do fabricante ou do utilizador.

6› CONCLUSÕES No que diz respeito a instrumentos de medição de grandezas eléctricas existe uma grande diversidade de tipos de equipamentos com diferentes características, campos de aplicação e preços.

Figura 5b . Aparelho digital virtual.

As principais características dos instrumentos digitais são, basicamente, a sua menor sensibilidade a perturbações exteriores, maior resolução e capacidade de representação da medida de forma numérica.

Genericamente, os instrumentos digitais minimizam as necessidades de componentes mecânicos na sua concepção, podendo ainda ter capacidade de ajuste e controlo remoto. Uma outra das características inerente ao princípio de funcionamento deste instrumentos consiste na possibilidade de construir equipamentos portáteis com menor dependência face às condições de funcionamento que podem, num meio industrial, ser muito desfavoráveis para os instrumentos analógicos, como por exemplo a existência de ruído electromagnético, poeira, sujidade, posicionamento, etc. A ausência do ponteiro minimiza os erros de leitura do utilizador e permite obter resoluções superiores. Uma outra vantagem é a possibilidade de armazenamento e computação de resultados uma vez que a informação se encontra representada utilizando sinais eléctricos binários.

Hoje é evidente a predominância da instrumentação digital a qual se generalizou e apresenta, globalmente, vantagens significativas, relativamente à istrumentação analógica. No entanto, esta última continua ainda a ter alguns campos de aplicação específicos apresentando, em algumas situações, como grande vantagem competitiva o menor custo de aquisição.

7› BIBLIOGRAFIA [1] J.M. Dias Pereira, P. Silva Girão “Instrumentação para medidas eléctricas: dos instrumentos analógicos aos instrumentos virtuais”, EST-IPS, Setúbal.

[2] A. Campilho “Métodos de Medição e Instrumentação”, FEUP, Porto.

[3] Luís Paredes, Domingos Santos “Noções de Metrologia”, ISEP, Setembro, 2006.

[4] Sydenham P. and Thorn R., “Handbook of Measurement Science”, Vol.3, J. Willey&Sons, 1992.