Sensores de Temperatura

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São muito utilizados em aplicações industriais, em aparelhos hospitalares, em eletrodomésticos, em aparelhagem para investigação científica, no setor automobilístico, em telecomunicações, em aplicações militares, etc.

A resistência dos termistores pode variar diretamente proporcional à temperatura exposta ou inversamente proporcional. Baseando-se nesta particularidade, os termistores são divididos em NTC (Negative Temperature Coeficiente), onde a resistência diminui com o aumento da temperatura; e PTC (Positive Temperature Coeficiente), em que a resistência aumenta com a elevação da temperatura. O NTC é mais utilizado do que o PTC, devido sua maior precisão, porém, devido a esta característica, este tipo de sensor não se comporta de forma linear.

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Figura 1- Gráfico de resposta dos termistores NTC e PTC

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Figura 2- Termistor do tipo PTC

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Figura 3- Termistor do tipo NTC

Para calcular a variação de resistência de um termistor, utiliza-se uma equação de aproximação linear, expressa a seguir.

Δ R= k. ΔT

Onde:

Δ R= Variação da resistência

k= Coeficiente de Temperatura

ΔT= Variação de temperatura

Para calcular a variação de resistência se tratando de um termistor do tipo PTC, o coeficiente de temperatura é positivo, já de um termistor do tipo NTC, o coeficiente é negativo.

- TERMOPARES

Um termopar ou par termométrico consiste de dois condutores metálicos de natureza distinta, na forma de metais puros ou ligas homogêneas. De um lado das extremidades, os condutores são soldados, formando a junta quente ou junta de medição. A outra extremidade do fio é conectada em um instrumento de medição de força eletromotriz, fechando um circuito elétrico. Esse ponto é chamado de junta fria ou junta de referência.

Quando os metais são submetidos ao aquecimento, por consequência surge uma força eletromotriz (F.E.M.), esse fenômeno é chamado de efeito Seebeck. O valor da F.E.M. medido pelo instrumento conectado na junta fria é correlacionado com a temperatura dos metais.

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Figura 4- Esquema de medição utilizando o termopar

Os termopares são divididos de acordo com o material que é produzido, e por isso possuem vários tipos. O material de confecção deste sensor está relacionado com a F.E.M., a faixa de utilização, sensibilidade e o custo. Para cada tipo de função que o termopar é aplicado, tem um tipo específico.

Este tipo de sensor de temperatura é o mais econômicos, quando comparados com os outros tipos de sensores termoelétricos, sendo o mais utilizado na indústria. Sua faixa de operação é muito ampla, variando de -200°C a +2300°C.

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Figura 5- Exemplos de termopares

- TERMORESISTORES

Termoresistores, assim como os termistores, medem a temperatura através da leitura da resistência elétrica do corpo analisado. Quando submetidos a uma variação de temperatura, o valor da resistência também se modifica.

O princípio de funcionamento deste sensor se baseia no efeito termomecânico, que consiste na modificação das dimensões físicas do material devido a uma variação de temperatura.

São sensores de alta precisão e ótima repetitividade de leitura. Devido a essas peculiaridades, o termoresistor é o padrão internacional para a medição de temperatura na faixa de -270ºC a +660ºC, porém sua faixa de operação vai até +850°C, essas características refletem seu uso nas indústrias.

A estrutura física deste sensor é constituída por uma bobina metálica, geralmente feita de platina enroladas por um substrato de cerâmica e encapsulado por cerâmica, polímero ou vidro.

Quando se nomeia uma termoresistência, identifica-se primeiro o material que a constitui, e logo após, o valor da resistência a 0°C. Por exemplo, o sensor Ni-500 é feito de Níquel e apresenta uma resistência de 500Ω a 0ºC. As mais usuais são PT-25,5Ω, PT-100Ω, PT-120Ω, PT-130Ω, PT-500Ω. As termoresistências mais utilizadas são as de platina por serem estáveis e manterem suas características por um longo período de tempo.

Além do critério de temperatura e material que é constituído, os termoresistores são divididos em Classe A e em Classe B, que é em função da incerteza de medição.

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Figura 6- Exemplos de termoresistores

- SENSORES ELETRÔNICOS

Os sensores eletrônicos possuem a capacidade de medir diversos aspectos quantitativos de um sistema físico, tais como a temperatura, a pressão, campos magnéticos e a pressão.

São muito utilizados em placas de circuito impresso, dividindo- se diodos, transistores e circuitos integrados.

- DIODOS

O diodo é um componente eletrônico constituído por uma junção de dois materiais semicondutores, que tem como principal função, permitir que a corrente circule em apenas um sentido. Quando polarizado diretamente, permite a passagem de corrente, mas se polarizado inversamente inibe a passagem da mesma. São encontrados em controles e em termômetro de baixo custo e razoável precisão, indo até 100ºC.

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Figura 7- Exemplos de diodos

- TRANSITORES

A função do transistor é muito parecida com a do diodo, porém, no transistor é possível controlar a quantidade de corrente que é transmitida. Ao invés de dois terminais, como no diodo, este possui três terminais, chamados de emissor, coletor e a base. Quando se aplica uma tensão no coletor e no emissor do transistor, deixando a base livre, flui uma correte que depende da temperatura que este componente eletrônico está submetido.

O transistor possui a desvantagem