Sensores de Temperatura

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

ALUNOS:

ERICK YORRAM GUELBERT-1136879

MATHEUS CAMPOS OLIVIERI-1509918

SENSORES DE TEMPERATURA

CAMPO MOURÃO

2015

        

Sumário

Introdução        3

Sensor de temperatura        3

Principais sensores        3

Termistores:        3

Tipos de termistores        3

1.        NTC        3

2.        PTC        4

Termopares:        4

Alguns exemplos de termopares:        4

Termopar com isolação mineral        5

Termorresistência        5

Par Bimetálico        6

Sensores eletrônicos        6

Diodos        6

Transistores        7

Circuitos Integrados        7

Pirômetros        7

Conclusão        8

Referências:        8

Introdução

        Na eletrônica, um sensor é conhecido como qualquer componente ou circuito eletrônico que permita a análise de uma determinada condição do ambiente, podendo ela ser algo simples como temperatura ou luminosidade.

        Os sensores podem ser classificados como um tipo de transdutor. Onde o transdutor é um componente que transforma um tipo de energia em outro.

Sensor de temperatura

Neste caso a temperatura é convertida em um sinal elétrico que pode ser uma corrente ou uma tensão. Por isso, eles podem ser utilizados como sensores na medição ou controle de temperaturas.

        Em um projeto é preciso tomar muito cuidado com a escolha do sensor apropriado. Uma escolha correta lhe garante a medida precisa, na faixa de temperaturas desejada, como também no ambiente em que o sistema deve operar.

Principais sensores

Termistores:

São resistores termicamente sensíveis, ou seja, semicondutores eletrônicos cuja resistência varia conforme a variação de temperatura. Eles são úteis industrialmente para detecção automática, medição e controle de energia física. Assim como o LDR, o termistor não possui uma pinagem específica.         

[pic 1]

A relação entre a resistência e temperatura é dada pela equação de Steinhart & Hart:         

[pic 2]

        Os valores de a, b e c são os coeficientes que depende do material usado, R é o valor da resistência e T a temperatura.

Tipos de termistores

1. NTC

Os termistores NTC (Negative Temperature Coefficient – Coeficiente de Temperatura Negativo): são os modelos mais comuns e são feitos de materiais semicondutores simples. Eles são assim denominados pois a resistência desses componentes diminui quando a temperatura aumenta, ou seja, eles possuem um coeficiente de temperatura negativo.                      

1. PTC

Os termistores PTC (Positive Temperature Coefficient – Coeficiente de Temperatura Positivo): são mais difíceis de serem encontrados, pois são constituídos de elementos mais complexos e, portanto, mais caros. Seu comportamento é contrário aos NTC, pois o aumento da temperatura faz com que sua resistência também aumente. Os termistores PTC são mais comumente aplicados para proteger circuitos eletrônico de excessos de correntes, substituindo os fusíveis tradicionais.

[pic 3]

Termopares:

São sensores de temperatura simples, robustos e de baixo custo, sendo amplamente utilizados nos mais variados processos de medição de temperatura. Um termopar é constituído de dois metais distintos que unidos por sua extremidade formam um circuito fechado. O termopar desta maneira gera uma Força Eletro-Motriz (FEM), que quando conectada a um Instrumento de Leitura consegue ler a temperatura do processo destes Termopares.

        Princípio de funcionamento:

Alguns exemplos de termopares:[pic 4]

1. Tipo K (Cromel / Alumel)
2. Tipo E (Cromel / Constantan)
3. Tipo R (Platina/ Ródio-Platina)
4. Tipo T (Cobre / Constantan)

                        Limites de erros dos termopares

Entende-se por erro de um termopar o máximo desvio que ele pode apresentar em relação a um padrão que é adotado como absoluto.

[pic 5]

Relação temperatura X bitola do fio

Os termopares têm limites máximos e minimos de aplicações que são funções das características físicas e termoelétricas dos fios.

Termopar com isolação mineral

O temopar com isolação mineral é constituido de um ou dois pares de fios isolados da bainha metálica por um pó isolante de óxido de magnésio altamente compactado. Devido a essa contrução, os termoelementos ficam totalmente isolados do meio, resultando maior estabilidde da Força Eletromotriz e maior vida util.

        Tipos de junções

                Com junção exposta (na ponta do sensor);

                Com junção aterrada (soldada na bainha);

                Com junção isolada (isolasa e internamente);

        Cabos de compensação

Cabos e fios de extensão (condutores com as mesmas ligas dos termopares);

Cabos e fios de compensação (condutores com ligas diferentes dos termopares);

Termorresistência

As termorresistências são sensores de temperatura muito utilizados na indústria, pois além de ótima precisão, possuem uma larga faixa de trabalho e ainda permitem ligações a longa distância. A maior parte das termorresistências são feitas de platina, mas são também utilizados outros materiais, como por exemplo o níquel.