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Desenvolvimento de transmissores de pressão com sensor piezoresistivo e protocolo de comunicação HART (2014)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: PORRAS, DEIVID EFRAIN TELLEZ - EP
  • USP Schools: EP
  • Subjects: MICROELETRÔNICA; DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS; SENSOR; COMUNICAÇÃO DIGITAL
  • Language: Português
  • Abstract: As indústrias brasileiras precisam da automação dos seus processos produtivos para manter e aumentar a produtividade e competitividade frente ao mercado internacional. Fato que é mostrado pelo aumento de 293% no faturamento na área de automação entre o ano 2002 e 2009, além disto, esse segmento de mercado apresenta um déficit na balança comercial brasileira de 1747,6 milhões de dólares no ano 2009, (Panorama Econômico 2010 da ABINEE). Situação que deve-se corrigir aumentando a produção de produtos nacionais nesta área. Atualmente existem no Brasil diferentes empresas dedicadas à fabricação de produtos para automação industrial, uma destas é a MEMS Ltda. a qual produz uma serie de transmissores de pressão de alta exatidão com saídas analógicas 4-20 mA ou 0-10V com sensores piezoresistivos. O presente trabalho é uma pesquisa tecnológica (P&D) de inovação tecnológica de produto para o mercado brasileiro, que visa desenvolver um transmissor de pressão inteligente de alta exatidão com protocolo HART e sensor piezoresistivo em parceria LSI-USP / MEMS Ltda. Fornecendo assim um protótipo de um produto competitivo no mercado brasileiro. O transmissor HART pertence à categoria de transmissores inteligentes os quais são um componente fundamental nos sistemas de automação industrial modernos. Pois, permitem além da leitura digital do valor medido, a configuração remota e a leitura dos dados de diagnostico e estado do transmissor. O padrão HART tem definidas diferentes camadas físicas (RS-485, IEEE 802.15.4 - sem fio – e Bell 202) sendo esta última a utilizada neste trabalho, devido a que implementa a comunicação digital usando dois fios, os mesmos da alimentação, pelo que este tipo de transmissores inteligentes são compatíveis com os sistemas convencionais de instrumentação 4-20 mA, permitindo a transmissão simultânea da informação analógica e digital.Neste trabalho se apresenta uma arquitetura baseada na arquitetura dos transmissores 4-20 mA de alta exatidão da MEMS Ltda. Essa arquitetura mantem as características de desemprenho da medição analógica e adiciona os componentes necessários para suportar as funções do padrão HART. Para atingir esses requisitos, além das interfaces entre o algoritmo de compensação e os algoritmos responsáveis da comunicação digital foi necessário realizar um novo projeto de alimentação, visando a eficiência para respeitar os limites de consumo de corrente e modificações no circuito de controle da corrente de laço para permitir a modulação do sinal de alta frequência usado pelas comunicações digitais. Os resultados obtidos com essa nova arquitetura, apresentam que a nova arquitetura mantem as características dos transmissores 4-20 mA usados como base, e que a medição digital tem um nível de erro 0,05 %FS (porcentagem de fundo de escala) menor do que a saída analógica do mesmo transmissor, valor considerável comparado com o 0,2 %FS que é o nível de erro total do sistema. Os protótipos usados para as medições apresentaram um com comportamento e superaram o processo de caracterização que levo mais de um mês de operação continua, validando assim o projeto elétrico e software desenvolvido. Este documento encontra-se organizado assim: primeiro são apresentados os conceitos fundamentais dos componentes de um transmissor de pressão e de forma detalhada os usados durante o desenvolvimento. Depois da teoria, uma explicação de como foi projetado cada um dos componentes, é apresentada. Finalizando com os testes feitos em quatro protótipos do sistema que demostram que todos os objetivos propostos foram atingidos.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 30.05.2014
  • Acesso online ao documento

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    EPBC31200009516FD-6379 versão corr.
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    • ABNT

      TELLEZ PORRAS, Deivid Efrain; CHARRY RODRIGUEZ, Edgar. Desenvolvimento de transmissores de pressão com sensor piezoresistivo e protocolo de comunicação HART. 2014.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19032015-171810/pt-br.php >.
    • APA

      Tellez Porras, D. E., & Charry Rodriguez, E. (2014). Desenvolvimento de transmissores de pressão com sensor piezoresistivo e protocolo de comunicação HART. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19032015-171810/pt-br.php
    • NLM

      Tellez Porras DE, Charry Rodriguez E. Desenvolvimento de transmissores de pressão com sensor piezoresistivo e protocolo de comunicação HART [Internet]. 2014 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19032015-171810/pt-br.php
    • Vancouver

      Tellez Porras DE, Charry Rodriguez E. Desenvolvimento de transmissores de pressão com sensor piezoresistivo e protocolo de comunicação HART [Internet]. 2014 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-19032015-171810/pt-br.php

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