sistemas de medicao pratica

1. Unidade de Ensino Superior
Departamento de Engenharia Elétrica
Curso: Engenharia Elétrica Semestre: 02/2015
Disciplina: Laboratório de Sistemas de Medição
Professor: Guilherme Vianna Santos Data: 20/08/2015
Prática 01: Introdução à Plataforma NI-ELVIS
Introdução
O emprego de instrumentos virtuais é uma tendência observada nos últimos anos
no meio acadêmico e na indústria. A facilidade e a flexibilidade da programação, a
redução do custo e a utilização de interfaces gráficas são alguns dos fatores que têm
contribuído para isso. Circuitos elétricos, eletrônica e sistemas de medição são
exemplos de disciplinas do currículo de engenharia elétrica que se beneficiam bastante
do uso deste tipo de instrumentação.
Além dos fatores apontados, o uso de instrumentação virtual na disciplina de
sistemas de medição permite que os estudantes tenham contato com os sensores e os
métodos de medição de grandezas elétricas e explorem os principais conceitos de
processamento de sinais e de metrologia por trás da operação desses instrumentos. O
estudo desses conceitos é facilitado pelo fato de que a filosofia adotada por
instrumentos virtuais é a de reservar ao software implementado em computador as
tarefas de processamento de sinais mais complexas, ficando o hardware externo a ele
responsável apenas por funções menos complexas.
Dentro dessa filosofia, a NI-ELVIS (National Instruments – Educational
Laboratory Virtual Instrumentation Suite) é uma plataforma que auxilia o projeto e a
prototipagem de instrumentos virtuais. Construída com o intuito de auxiliar engenheiros
e estudantes no desenvolvimento de circuitos eletro-eletrônicos em geral, ela consiste
em uma estação de trabalho (benchtop workstation) e aplicativos baseados em Labview.
A estação de trabalho é composta por uma placa eletrônica de prototipagem
(removível), circuitos de condicionamento de sinais e interface de aquisição de dados.
Esta interface se comunica com um computador onde estão instalados os aplicativos
baseados em Labview que implementam uma série de instrumentos que são
indispensáveis à realização de experimentos em eletro-eletrônica.
Objetivos
O objetivo desta prática é apresentar algumas das principais funcionalidades da
plataforma NI-ELVIS II e realizar algumas atividades simples que permitam aos
estudantes se iniciarem no uso dessa plataforma.
Preparação (Pré-Relatório)
Baixar o manual e o material relativo às especificações da plataforma NI-ELVIS II e
realizar uma leitura geral buscando entender o seu funcionamento e conhecer as suas
funcionalidades e especificações. Descreva as principais especificações e limitações dos
instrumentos utilizados da parte prática (DMM, Variable Power Supply, FGEN, Bode
Analyzer).
Material Necessário
- Plataforma NI-ELVIS II;
- Resistores e capacitores diversos;
- Cabos e fios.

2. Folha 2 de 3
Atividades /Experimentos
1) Medição de resistência:
- Anote os valores nominais das resistências dos resistores fornecidos na prática bem
como a tolerância de cada um deles (verifique o código de cores).
- Meça os valores das resistências dos resistores utilizando o DMM do ELVIS.
- Repita as medições utilizando, agora, o multímetro digital convencional.
- Compare os resultados e aponte as causas de possíveis discrepâncias. Comente
também os resultados considerando os conceitos de rastreabilidade e
reprodutibilidade.
Observação: Na apresentação do resultado de medição, não se esqueça de indicar a
incerteza associada ao instrumento utilizado. Para tal, anote as especificações
necessárias do multímetro convencional e do DMM do ELVIS.
2) Circuito divisor de tensão:
- Seja o circuito apresentado na Fig. 1. Obtenha um modelo matemático para
determinação da tensão entre os terminais de (mensurando ). Aplique a LPU e
obtenha uma expressão para avaliação da incerteza combinada de .
- Suponha que com uma incerteza padrão de e que
e com tolerância identificada no item 1 (assuma que a incerteza
padrão associada a cada resistor é igual ao valor de sua tolerância expressa em ohms).
Determine o valor esperado de e a incerteza combinada.
- Monte o circuito com os resistores fornecidos. Ajuste a tensão de utilizando a
fonte de alimentação Variable Power Supply do ELVIS. Meça a tensão V2 utilizando:
i) o DMM do ELVIS; ii) o multímetro digital convencional e iii) o voltímetro de
bobina móvel. Anote as especificações que julgar necessárias dos instrumentos
utilizados na medição em questão.
- Discuta e analise de forma consistente os resultados experimentais obtidos e
relacione-os com o valor calculado do mensurando ( ).
- Repita os itens anteriores, porém considerando R1 = 560 e R2 = 1 k .
Fig. 1 – Divisor de tensão
R2
Vf
R1

3. Folha 3 de 3
3) Gerador de sinais e osciloscópio:
- Utilizando o gerador de sinais do ELVIS (FGEN) ajuste um sinal senoidal de
frequência 10 kHz e VPP = 5 V.
- Visualize o sinal senoidal do FGEN utilizando o osciloscópio do ELVIS, verificando
sua amplitude e frequência.
4) Circuito RC série:
- Meça o valor da capacitância do capacitor fornecido na prática utilizando o DMM do
ELVIS e o multímetro convencional.
- Monte um circuito RC série com R = 5,6 k (nominal) e C = 22 nF (nominal). (Meça
os valores de ambos os componentes). Aplique um sinal senoidal de VPP = 5 V e
frequência de 10 kHz (sinal ajustado no item 3). Utilizando os dois canais do
osciloscópio do ELVIS, obtenha as formas de onda da tensão aplicada e da tensão
entre os terminais do capacitor (não é necessário indicar a incerteza, mas apenas
apresentar e comentar as formas de onda obtidas).
- Obtenha a resposta em frequência do circuito RC utilizando o Bode Analyzer do
ELVIS. (Procure informações sobre esse instrumento virtual no manual do ELVIS.)
Assuma o sinal de saída entre os terminais do capacitor. Salve os pontos obtidos a
partir do Bode Analyzer. Determine a resposta em frequência esperada teórica,
trace-a no MATLAB e compare-a com a resposta determinada através do ELVIS
(coloque todos os resultados em um mesmo gráfico). Comente de forma
consistente todos os resultados obtidos.
Referências
- National Instruments, NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite II
(NI-ELVIS II) User Manual, 2009, disponível em www.ni.com/manuals em
02/12/2012.
- National Instruments, NI-ELVIS II Specifications, 2009, disponível em
www.ni.com/manuals em 02/12/2012.
- S. Tumanski, Principles of electrical measurement, CRC Press, 2006.
- I. Lira, Evaluating the measurement uncertainty: Fundamentals and practical
guidance, Institute of Physics Publishing, 2002
- J. W. Nilsson & S. A. Riedel, Circuitos Elétricos, 5ª Ed., LTC, 1999.