Relatório de Instrumentação - Sensores de Temperatura
Por: pabulavieira • 30/4/2018 • Relatório de pesquisa • 1.962 Palavras (8 Páginas) • 640 Visualizações
[pic 3] | Universidade Federal da Paraíba Centro de Energias Alternativas e Renováveis Departamento de Engenharia Elétrica | [pic 4] |
EXPERIMENTO 01 – SENSORES DE TEMPERATURA TEMORESISTIVOS
Instrumentação Industrial – Profº. Dr. Carlos Alberto de Souza Filho.
Aluna: | Pábula Tayná Silva Vieira | - 11427646. |
João Pessoa – Paraíba
16 de Abril de 2017.
SUMÁRIO
1 OBJETIVOS 1
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2
2.1 TRANSDUTORES TERMORESISTIVOS (RTD) 2
2.2 TERMISTORES 3
3 MATERIAIS E MÉTODOS 4
4 RESULTADOS 5
4.1 Gráficos obtidos a partir dos valores experimentais 5
4.2 Parâmetros experimentais utilizando um ajuste de curvas 8
4.2.1 PT100 8
4.2.2 NTC 10
4.3 Comparação entre a curva teórica e experimental do PT100 12
4.4 Método dos três pontos equidistantes para o NTC 12
5 BIBLIOGRAFIA 14
OBJETIVOS
O presente trabalho descreve a extração de dados de medições usando os sensores de temperatura termoresistivo RTD, especificamente o PT100, e o semicondutor cerâmico NTC. Foram realizadas aferições de resistência em função da temperatura escala acima e escala abaixo, com os pontos obtidos foi traçada a curva experimental a fim de compará-la com a curva teórica para o PT100, para o caso do NTC foi proposto um método de linearização.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Os sensores de temperatura mais comuns são os que usam termoresistência e os semicondutores.
TRANSDUTORES TERMORESISTIVOS (RTD)
Os transdutores termoresistivos (Resistence Temperature Detector - RTD) são dotados de um condutor metálico e baseiam-se na variação da resistência em função da temperatura. As principais características dos RTDs são: ampla escala de temperatura (varia entre -200 e 850 °C), alta resistividade, boa linearidade entre resistência e temperatura, baixa tolerância de fabricação (varia entre 0,05 e 0,15%). O material mais usado na sua fabricação é a platina (Platinum Resistance Thermometer - PRT), que apresenta alto grau de pureza (99,99%), é um metal inerte, possui ótima estabilidade e linearidade em uma ampla faixa e os erros de leitura são da ordem de 0,0001 °C. As termoresistências de platina mais usuais são: PT-25,5 Ω, PT-100 Ω, PT-120 Ω, PT-130 Ω, PT-500 Ω e o PT-100 Ω, este último é o mais utilizado na indústria (Balbinot & Brusamarello, 2011). Na Figura 1 está exibida a curva de resistência normalizada em função da temperatura para diferentes materiais, vê-se que a platina possui o maior grau de linearidade em uma larga faixa.
[pic 5]
Figura 1: Variação da resistência dos metais com a temperatura.
Existe mais de um tipo de equação para representar o comportamento dele em função da temperatura, a que será adotada neste relatório será a mais simples. A variação de resistência do metal em função da temperatura é dada pela Equação .
[pic 6]
Onde [pic 7]é a resistência do sensor à temperatura [pic 8], [pic 9]é a resistência em referência à temperatura [pic 10], [pic 11]é o coeficiente térmico calculado pela resistência medida em relação a duas temperaturas ([pic 12] ).
TERMISTORES
Os termistores são transdutores semicondutores cerâmicos, assim como os RTDs, são sensíveis à temperatura. Existem dois tipos, os NTCs (Negative Temperature Coefficient – coeficiente de temperatura negativo) e os PTCs (Positive Temperature Coefficient – coeficiente de temperatura positivo). Em relação aos RTDs, os coeficientes de variação deles são maiores, todavia o comportamento desses dispositivos é não-linear e a faixa de operação de temperatura é mais estreita (-100 °C à 300 °C).
Os PTCs aumentam a resistência à medida que a temperatura aumenta, já os NTCs diminuem a resistência com o aumento da temperatura.
A Equação representa a relação entre a resistência do PTC e a temperatura em Kelvin.
[pic 13]
Considerando pequenas faixas de temperatura e desconsiderando alguns efeitos, a Equação representa a relação entre a resistência do NTC e a temperatura em Kelvin, onde [pic 14] é a constante do termistor que depende do material do mesmo e [pic 15] é uma constante. Tomando uma temperatura de referência [pic 16], uma resistência [pic 17] conhecida, a Equação passa a representar a resistência do NTC.
[pic 18]
[pic 19]
A sensibilidade relativa ([pic 20]) é dada pela Equação , vê-se que a relação entre [pic 21] e [pic 22] é não linear.
[pic 23]
Uma técnica de linearização para o NTC é o método dos três pontos equidistantes, que consiste em adicionar um resistor em paralelo com o NTC, cujo valor é definido pela Equação , onde [pic 24],[pic 25] e [pic 26] são os valores de resistência do NTC medidos, respectivamente, nas temperaturas [pic 27], [pic 28] e [pic 29].
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