O controle automático do nível de água com boia de nível foi usado no Oriente Médio em um relógio de água. O relógio de água foi usado algum tempo antes de Cristo até o século XVII. Discuta a operação do relógio de água e determine como a boia fornece o controle de realimentação que mantém a exatidão do relógio. Esboce um diagrama do sistema com realimentação.
Passo 1
O enunciado nos diz que esse sistema é um sistema de controle automático, então é um sistema de controle de malha fechada.
Para sabermos o que é cada caixa desse diagrama, fazemos as seguintes perguntas:
Quem? O que? Como? Como?
Relembrando:
- Quem é o sistema a ser controlado?
- O que queremos controlar nele (variável de referência)?
- Como vamos alterar esse sistema (atuador)?
- Como vamos saber o que está acontecendo no sistema (sensor)?
O interessante dessa questão é que temos menos elementos do que caixas para preencher, ou seja, algumas delas irão ser desconsideradas.
Passo 2
Vamos então a discussão da operação do relógio.
A precisão do relógio depende de um fluxo constante pelo orifício; E o fluxo é dependente do peso da água no tanque intermediário. O peso da água é controlado pela boia.
Logo, a variável controlada por esse sistema é a altura da água.
Erros na medição desse sistema podem aparecer devido ao aumento do furo do orifício e pela evaporação da água no tanque inferior. Mas eles não podem ser corrigidos pelo controlador do sistema que é a boia.
Passo 3
Como citado anteriormente no passo 1, temos menos elementos do que o comum para preencher a caixas do sistema de malha fechada. O que não representa nenhum problema.
Respondendo às perguntas do passo 1 teremos maior clareza.
- Pela discussão da operação do relógio, verificamos que o sistema a ser controlado é o tanque intermediário e dentro dele ocorre um processo que tem que permanecer constante que é o fluxo entre o tanque superior e o tanque intermediário.
- Novamente pela discussão da operação do relógio, a variável controlada é a altura da água no tanque intermediário.
- Não existe atuador mecânico ou elétrico nesse sistema, tudo ocorre através da força gravitacional.
- Não existe um sensor específico nesse sistema. Contudo, existe uma comparação entre a variável de saída, resposta do sistema, e a variável de referência, altura desejada.
Nesse caso posso tanto colocar na caixa referente ao sistema tanto o sistema em si, quanto o processo que está ocorrendo.
Esse tipo de sistema em que não existe um sensor, mas existe comparação entre a variável de entrada e a variável de saída é chamado sistema de controle de malha fechada com realimentação unitária.
Passo 4
No caso desse sistema de controle, somente as caixas referentes ao controlador e ao sistema estarão preenchidas.
O sistema de controle pode ser expresso das seguintes formas:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)