Sensores de Temperatura e Termistores: Medição e Análise

Sistemas de Medição Prof Guilherme de Faveri Sensores de Temperatura Efeitos Mecânicos Expansão de líquidos em bulbos Bimetálicos Manométricos Termorresistência RTD Termistores Termopares Infravermelhos Sensores de Temperatura Termômetro analógico Sensores Resistivos de Temperatura Termistores Semicondutor sensível à temperatura NTC Negative Temperature Coefficient PTC Positive Temperature Coefficient Termistores Equação Geral Equação de SteinhartHart 1 𝑇 𝐴 𝐵 ln 𝑅 𝐶 ln3𝑅 Termistores Para encontrar a equação geral de um dado termistor o sensor foi mantido em equilíbrio térmico em 3 situações apresentando os seguintes resultados de medição da resistência Obtenha a equação do sensor Temperatura C Resistência 𝒌𝜴 0 3076 25 10 100 054 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 100 120 Resistência kΩ Temperatura C Termistores Temperatura C Temperatura K 1T 𝐊𝟏 Resistência 𝒌𝜴 LnR 0 27315 3661 103 3076 1033 25 29815 3354 103 10 921 100 37315 2680 103 054 629 1 𝑇 𝐴 𝐵 ln𝑅 𝐶 ln3𝑅 3661 103 1 𝑎 1033 𝑏 110357 𝑐 3354 103 1 𝑎 921 𝑏 78132 𝑐 2680 103 1 𝑎 629 𝑏 24904 𝑐 3661 103 3354 103 2680 103 1 1033 110357 1 921 78132 1 629 24904 𝑎 𝑏 𝑐 𝐼𝑇 𝐾𝑥 𝑥 𝐾 1𝐼𝑇 A 15966E03 B 15601E04 C 41035E07 Termistores Curva do Sensor 𝑅 exp 𝑌 𝑋 2 1 3 𝑌 𝑋 2 1 3 𝑋 1 𝐶 𝐴 1 𝑇 𝑌 𝐵 3𝐶 3 𝑋2 4 1 2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 Resistência kΩ Temperatura C Termistores Um termistor do tipo NTC modelo NTCALUG39A103G tem a curva característica descrita pela equação sendo 𝑅010 𝑘Ω 𝛽3985 K e 𝑇0298 K sendo a resistência nominal de 10 𝑘Ω e a curva característica apresentada na figura R T R0e β1 T 1 T0 000E00 200E04 400E04 600E04 800E04 100E05 120E05 140E05 160E05 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 Resistência Ω Temperatura C Termistores Este sensor é aplicado na medição da temperatura de um circuito eletrônico de modo a proteger o circuito de superaquecimento sendo esta medida realizada pela ponte de Wheatstone lida por um Arduino conforme apresentado na figura Termistor Obtenha a equação característica que relaciona a tensão medida pelo Arduino V em 𝐴0 com a temperatura medida pelo sensor Termistor Obter a curva de sensibilidade do sistema de medição em função da temperatura RTD Resistance Temperature Dependt Transducer Transdutor de resistência dependente da temperatura Equação Geral 𝑅 𝑅0 1 𝐴𝑇 𝐵𝑇2 𝑅 𝑅0 1 𝐴𝑇 𝐵𝑇2 𝐶 𝑇 100 para 𝑇 0𝐶 RTD Um RTD PT100 possui a curva característica apresentada no gráfico Considere o RTD conectado a um braço da ponte de Wheatstone A 20C o circuito está balanceado e a voltagem de entrada é 10V Determine a variação mínima da voltagem de saída para sentir uma variação de temperatura de 1C Termopar Efeito Seebeck Produção de uma diferença de potencial entre duas junções de condutores de materiais diferentes Reverso do Efeito Peltier Termopar Funcionamento A extremidade mais quente faz com que os elétrons dessa região tenham maior energia cinética e se acumulem no lado mais frio gerando uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades do condutor na ordem de alguns milivolts Termopar Junta Fria Quando é necessário ter medições precisas do termopar é comum usar o ponto de gelo como referência na junção dos condutores de cobre com os fios do termopar Termopar Compensação de Junta Fria Método de ponte elétrica Tipo Elemento Positivo Elemento Negativo Faixa de temperatura usual Limite de erro standard escolha o maior Limite de erro especial escolha o maior