MEDIDORES DE TEMPERATURA

CAPÍTULO 3 - TRANSDUTORES DE TEMPERATURA

Originalmente as aulas era esplanadas apenas pelo Capítulo 3 do livro de Wernek mas, ao longo do tempo, notei a necessidade de expandir através desse texto com as fotos.

3.1 Termômetro de Ar. Não tem importância na instrumentação eletrônica, é apenas comentado como uma curiosidade histórica.

3.2 Par bimetálico de torção; Formado por dois metais com coeficiente de dilatação térmica diferente, este assunto é estudado no segundo grau. Nessa disciplina é visto como um transdutor de temperatura para posição, utilizados para acionamento mecânicos (movimento).

3.3 Pirômetros ópticos; Muito usado antigamente na indústria siderúrgica quando se desejava medir altas temperaturas. Seu principio de funcionamento, entretanto, está se tornando popular com o uso de sensores que trabalham nas faixas de infravermelho, conhecidos como termômetro infravermelho, permitindo uma grande gama de aplicações. No site indicado a seguir há vários desses termômetros disponíveis para a venda, entre eles o mostrado na figura abaixo (www.fluke.com)

Felipe Ferreira de Oliveira – Pirômetro (Apresentações 2007_2)

Comentários sobre o trabalho de Hudson da Silva Resende na Coteminas

Descrição do Problema: Barramento de Entrada fase R, mostrado a esquerda, manutenção Imediata

Problema solucionado: Trocados terminais de conexão, limpado e reapertando, mostrado a direita.

Após as leituras, as imagens térmicas (Termogramas) armazenadas no termovisor são transferidas para o computador, e gerenciadas com programa Fluke Inside software versão 3.11, no qual está sendo atualizada para a versão mais nova Inside 4.0, pode ser visto na figura 10.

3.4 Transdutores resistivos: São usados quando o sensor responde, em função do ente físico, através da variação de sua resistência. Neste capítulo, todos são sensores de temperatura. Comercialmente esses sensores são também designados por:

NTC ( coeficiente de temperatura negativo) quando a resistência diminui com aumento da temperatura, ou PTC ( coeficiente de temperatura positivo ) quando a resistência aumenta com o aumento da temperatura.

3.4.1 RTD (resistence temperature detector , detector de temperatura resistivo). Esse tipo de sensor, principalmente os que são fabricados com platina, possui uma boa linearidade permitindo seu uso em instrumento com boa exatidão, como desvantagens são relativamente caros. Normalmente são comercializados como Pt seguido do número que representa a sua resistência a zero grau. Mais informações pode ser conseguidas no site abaixo de onde foi retirada a figura, como por exemplo os sensores Pt100, Pt500 e Pt1000 (http://www.arquimedes.tv/sens/sensor_Pt100.htm)

Fig. Do Pt100 de platina

Anara Crystine C. de Oliveira –Termômetro de Resistência (Apresentações 2007_2) (Pt1000)

Jose Antônio Gama Júnior – Controle de temperatura de água usando uma fonte chaveada (Apresentações 2007_2 ) ( Pt 100 )

Trabalho desenvolvido no CTGAS

3.4.2 Termistores. 4.4.3 Características de termistores. A equação do comportamento. A resistência a potência zero. O coeficiente de temperatura. Temperatura máxima de operação. Constante de dissipação térmica. Constante de tempo térmica. Gráficos relacionando resistências, tensões, correntes e potências dos termistores. 3.4.4 Tipos de termistores: Tipo conta, ponta de prova de vidro,discos, arruelas, barras etc. ; 3.4.5 Aplicações de termistores: Medir temperatura, na ponte de Wheatstone, controle de relés, medidor de velocidade de líquidos etc. ( pode estudar sobre termistores no livro “Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos” de Robert Boylestad nas pág. 778 em diante),(consultar o manual de Termistores da Siemens no Laboratório de Eletrônica). Como construir um altímetro com termistores (principio da água fervendo).

Aplicações sobre termistores podem ser visto em:

Alexandre Alves dos Santos Farias – Termômetro utilizando a porta de jogos do computador (Apresentações 2007_2)

Igor B. P. de Menezes – Termistor ( Apresentações 2007_2)

Rodrigo Marques de Melo Santiago – Projeto sensor de temperatura (Apresentações 2007_2) (74185)

Thiago Soares de Sousa – Termômetro com termistor (Apresentações 2007_2)

Clayton de Souza Pessoa – Dispositivo Controlador de Temperatura (Apresentações 2008_2)

Informações práticas sobre termistores comerciais podem ser encontradas no site (www.dvtecnologia.com.br).

As figuras abaixo mostram exemplos de termistores NTC em diversos encapsulamentos.

Características técnicas:

• Disco de 5 a 32mm • Resistência de 0,5 á 120 Ohms • Corrente de Operação até 30A • Máxima Tensão 240Vac • Temperatura de Operação –40 a +200ºC

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Características técnicas:

• É fornecido conforme a necessidade do cliente mediante croqui com o dimensional mecânico e elétrico.

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3.5 Junção Semicondutora. Sensores térmicos construídos com junção semicondutora. Equações de Ebers-Mol para modelos de transistores. Como tirar vantagens de uma equação em instrumentação eletrônica. A figura abaixo mostra um transistor sendo polarizado com uma fonte de corrente constante aplicada no coletor, a tensão no emissor é diretamente proporcional a temperatura, segundo as equações de Ebers-Mol, sem levar em consideração o efeito da corrente de saturação reversa em função da temperatura. Esse conjunto pode ser considerado um transdutor que pode ser utilizado quando a FAIXA do instrumento é pequena.

Construção de um termômetro usando como sensor um transistor e uma fonte de corrente controlada.Projeto de um termômetro com o transistor 2N2222, como sensor, AMP. OP, diodos zenner, com ajuste de escala e zero para diversos tipos de Unidades.Influência da corrente de saturação reversa no termômetro. Eliminação da influência da corrente de saturação reversa através de duas fontes de correntes controladas.Analogia dessa solução com a ponte de Wheatstone.

Giancarlos Costa Barbosa – Controle Proporcional através de Sensor de Temperatura ( apresentações 2008_1 ). Transistor 2N2222.

Análise do projeto de um termômetro usando o MAT-81H como sensor de temperatura, o MAT-81GH como fontes de correntes controladas, alerta aos problemas de blindagem e ao amplificador diferencial.

Projeto de um termômetro usando como sensor os transistores MTS102 ou MTS103 ou MTS105 com o regulador de tensão MC7812 e AMP.OP mostrando as possibilidades de se ajustar nas unidades de temperatura °C, °F ou K.

Rennan Maciel Targino de Oliveira – Termômetro para monitoramento de uma bomba de sucção (Apresentações 2008_2). Trabalho bastante complexo que usa o MST102 como sensor de temperatura e o REF200 da Burr-Brown, mostrado abaixo, como fontes de correntes controladas.

Outro sensor bastante difundido no mercado brasileiro é o LM35 ( em menor escala o LM335), o trabalho abaixo é um exemplo de sua aplicação.

Francisco Igor Souza e Silva – Um termômetro para aferições remotas (Apresentações 2007_2) (MTS 102)

Weslley Maciel Bento de Amorim – Interruptor Controlado por Temperatura Aplicados em Chocadeiras (Apresentações 2008_1) (LM 35)

José Eduardo de Melo Costa – Projeto termômetro caseiro (Apresentações 2007_2) (MAX 6610)

Eric Vitorino da Luz e Rafael Frederico Muniz Albuquerque – (Eric-Rafael Apresentações 2008_2) (LM35). Retirada a figura abaixo

Análise interna do sensor de temperatura em circuito integrado AD590 (http://www.analog.com/en/prod/0,,764_811_AD590,00.html), mostrando que ele é uma fonte de corrente controlada pela temperatura. Projeto de um termômetro usando como sensor o AD590 ou o LM590, o LM329 como regulador de tensão e o Lm334 para proteger contra inversão de polaridade.

3.6 Termopares. Esses sensores se baseiam no efeito de Seebeck que relaciona a diferença de potencial em uma junta de dois metais diferentes em função da temperatura que está submetida esta junta. Tipos de termopares conforme a liga metálica (J,K,S,W etc.). Comentários sobre o livro de Termopares. Para observar os aspectos físicos e detalhes sobre os termopares os alunos podem encontra em www.equipe-termopar.com.br

Thiago Abner Barbosa de Souza – Controle de Temperatura de Caldeiras Industriais (Apresentações 2008_1)

Gabriel Melo de Oliveira e Souza – Laboratório de Testes de Equipamentos Domésticos (Apresentações 2008_2). Retiradas figuras abaixo de termopar tipo K

No canto superior direito da Figura abaixo há um termopar.

Abaixo outra figura de um termopar.

Mais informações sobre termopares em (www.alutal.com.br/index-br.htm)

As figuras abaixo foram copiadas do site ( www.minipa.com.br )

Projeto de um termômetro com amplificador não-inversor. Ponto de fusão de algumas substancia. Compensação do efeito do metal do termopar com o cobre da placa de circuito impresso através de gelo. Projeto de um termômetro com termopar do tipo J na junção quente e compensação da temperatura na junção de referência ( junção fria ), através do sensor em circuito integrado AD590.

Apresentação em transparência de um termômetro completo “TERMÔMETRO DE PRECISÃO RÁPIDO” artigo publicado na revista Elektor em setembro de 1992 (Portugal). Chamando atenção para o termopar do Tipo k, a compensação da junção fria através da variação do Vbe de um transistor, o conversor analógico/digital (ICL7006) como decodificador para a interface homem máquina IHM.

Apresentação rápida, em transparência, do artigo “TERMÔMETRO LINEAR” publicado em março de 1994 por Elektor (Portugal), esse artigo poderá ser analisado posteriormente com mais detalhes quando a turma tiver mais conhecimento.

André Eduardo Gurgel de Castro – Controle de temperatura - Controle de Temperatura de Caldeiras Industriais ( Apresentações 2007_2)

Hevertton Bruno dos Santos – Refrigeração, Salas Operacionais (Apresentação2008_2).

O trabalho envolve sensores de temperatura, pressão, gás, vazão e fluxo. Obs. Devido à complexidade os alunos devem evitar trabalhos desse tipo.

Leitura complementar “PARES TERMOELÉTRICOS – COMO FUNCIONAM”, Revista Eletrônica (n. 331, Agosto 2000). Artigo bem didático e prático sobre termopar, mostrando inclusive um projeto da National.

Leitura complementar “ENGENHARIA DE MANUTENÇÃO” Revista Eletrônica (nº355 agosto 2002) mostra a inspeção através da termográfica.