Diferencial NTC

O diferencial do NTC é ser muito mais sensível a variações de temperatura, comparado com o PTC.

Porém, o fato de ser mais sensível faz com que se comporte de forma não linear. A curva que define o comportamento da temperatura pela temperatura tem um comportamento exponencial.

Como o NTC não possui um comportamento linear da resistência com a variação da temperatura, é necessário a utilização de algum circuito que ajuste a curva exponencial para uma aproximação linear. Alguns exemplos de modelo de circuito que fazem a aproximação são: Ponte de Wheatstone e Amplificador operacional.

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Termopares - O termopar gera uma tensão elétrica que tem relação com a diferença de temperaturas entre junções de metais diferentes. A figura abaixo dá o esquema básico do funcionamento.

A junção da extremidade é a junção de medição e fica fisicamente no local do qual se deseja medir a temperatura. As duas junções de conexão dos fios para o dispositivo de medição são as junções de referência ou junções frias. Embora sejam duas, na realidade podem ser consideradas únicas, pois o metal em ambos os condutores é o mesmo (cobre normalmente).

Além da tensão provocada pela diferença de temperaturas entre junções, há a parcela gerada pelo gradiente de temperatura ao longo dos fios. Ao contrário da primeira, ela tem uma relação quadrática com a temperatura e é responsável pela relação não linear do dispositivo.

Notar que junções na mesma temperatura não afetam a saída. Assim, elas podem ser soldadas (as junções produzidas pelo metal da solda estão na mesma temperatura).

Vantagens e desvantagens - Termopares geram sua própria tensão, não requerem corrente de excitação (isso significa que não há erros por auto aquecimento, que podem ocorrer com os anteriores). São simples, robustos, imunes a vibrações, fáceis de construir, operam em ampla faixa de valores. Por essas características, são amplamente usados em equipamentos industriais.

Certamente as principais desvantagens são o baixo nível da saída (valores típicos estão na faixa de 50 mV), a não linearidade e a necessidade de compensação da temperatura da junção de referência. Com níveis tão baixos de tensão, cuidados devem ser tomados para evitar ação de interferências (blindagens, fios trançados, etc).

Há diversos arranjos físicos de termopares. A figura abaixo dá dois exemplos. Em A, o elemento é colocado no interior de um tubo (aço inox com peças internas de cerâmica para evitar contato elétrico ou cerâmica para temperaturas mais altas).

Essa construção dá alguma proteção contra ação do meio.

Em B, o elemento é envolvido por uma barra cerâmica, deixando somente a junção exposta. Há menor proteção, mas as respostas às variações são mais rápidas.

CompensaçãoConforme já dito, a tensão do termopar é função da diferença de temperaturas das junções de medição e de referência.

Por estar junto do equipamento, a temperatura desta última é normalmente acima da temperatura ambiente. E o que se deseja saber é a temperatura da junção de medição e não essa diferença.

Um meio de se evitar isso é o uso de cabos especiais, dos mesmos metais dos elementos do termopar ou ligas com características termoelétricas similares. Assim, eletricamente não há a junção de referência. É como se o termopar se estendesse até o dispositivo de medição.

Outra possibilidade são circuitos de compensação conforme figura ao lado, que dispensam cabos especiais, podendo ser usados condutores de cobre.

As junções de referência devem estar em um bloco de material isolante com alguma condutividade térmica, de forma que um sensor (termistor ou RTD) capta a temperatura real da junção.

Em A (analógico) o sinal do sensor de temperatura é amplificado para um nível tal que o somador compensa a tensão gerada pela junção de referência. No digital (B) o circuito de medição faz o processamento. É uma solução melhor. Em caso de mudança do tipo de termopar, o ajuste pode ser facilmente executado via software.

O circuito de medição também deve compensar a não linearidade da função tensão x temperatura do termopar.

Termopares também podem ser ligados em série, formando uma termopilha. Com isso, a tensão de saída é aumentada, amenizando o problema da baixa tensão individual.

No diagrama da figura acima, a tensão V é proporcional à diferença de temperaturas Ta - Tb.Termopilhas com dezenas ou centenas de termopares são usadas em instrumentos como medidores de fluxo de calor, radiômetros e outros. Podem ser construídas com fios ou outras técnicas, como eletrodeposição por exemplo. O efeito termoelétrico também pode ser usado para gerar energia. Geradores termoelétricos foram usados em algumas sondas espaciais. Com termopilhas e ligas especiais para maximizar a corrente. A fonte de calor é um material radioativo como o plutônio e o resfriamento é dado pela dissipação