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Instrumentação de Sistemas - INS

Prof. Cesar da Costa

3.a Aula – Variável de Processo Temperatura (parte 2)

5. Medidores de Temperatura

5. Medidores de Temperatura

Termoresistências

Esses sensores adquiriram espaço nos processos industriais por suas condições de alta estabilidade mecânica e térmica, resistência a contaminação, baixo índice de desvio pelo envelhecimento e tempo de uso.

Devido a estas características, esse sensor é padrão internacional para medição de temperaturas na faixa de -270°C a 660°C.

Princípio de Funcionamento

Os bulbos de resistências são sensores que se baseiam no princípio de variação da resistência em função da temperatura.

Os materiais mais utilizados para a fabricação destes tipos de sensores são:

a)Platina;b)Cobre;c)Níquel.

Princípio de Funcionamento

O bulbo de resistência se compõe de um filamento, ou resistência Pt, Cu ou Ni, com diversos revestimentos, de acordo com cada tipo de aplicação.

As termorresistências de Ni e Cu têm sua isolação normalmente de esmalte, seda, algodão ou fibra de vidro.

Princípio de Funcionamento

Acima de 300°C o Níquel perde suas propriedades características de funcionamento como termorresistência.

O Cobre sofre problemas de oxidação em temperaturas acima de 310°C.

Os sensores de Platina, PT 100 (Ohms) a 0°C são os mais utilizados na industria, devido a sua grande estabilidade, larga faixa de utilização (-270°C a 660°C) e alta precisão.

Princípio de Medição

As termorresistências são normalmente ligadas a um circuito de medição tipo Ponte de Wheatstone.

O método de ligação a dois fios, somente deve ser usado quando o sensor estiver a uma distância de aproximadamente 3 metros.

Princípio de Medição

Supondo que R3 seja ajustado para compensar a fiação quando a temperatura ambiente for igual a 20°C, a ponte estará em equilíbrio com:

R1. R3 = R2. (RPt100 + RL1 + RL2)

Princípio de Medição

Vamos fixar R2>>>>R3;

Vamos fixar R1>>>>> Rsensor (pelo menos 1000 vezes);

R1 = R2.

Princípio de Medição

Estabelecendo-se que a ponte está em equilíbrio com PT100 a 0°C, temos:

(Rpt100 + RL1 + RL2). R2 = R1 . R3

R3 = Rpt100 + RL1 + RL2

Cálculo da Tensão VAB:

Tensão em AB, pode ser dada por:

AB A BE V V

A Tensão VA, pode ser dada por:

1A sensor

sensor

EV R

R R

Cálculo da Tensão VAB:

A Tensão VB, pode ser dada por:

33 2

B

EV R

R R

A Tensão VAB, pode ser dada por:

31 3 2

( ) ( )AB sensorsensor

E EV R R

R R R R

Cálculo da Tensão VAB:

Colocando E em evidência, temos:

3

1 3 2

( )sensorAB

sensor

R RV E

R R R R

Como:

2 3R R

1 sensorR R

Temos:

3

1 2

( )sensorAB

R RV E

R R

Cálculo da Tensão VAB:

Garantindo R1 = R2, temos:

3

1

( )sensorAB

R RV E

R

Exercício:

Supondo um circuito de medição de temperatura com PT 100 do tipo Ponte com E= 10V; R1=R2=100 K; R3= 150 Ohms (valor do potenciômetro) ajustado para compensar RL1 e RL2 e equilibrar a ponte quando PT100 for 0°C. Qual a faixa de variação de EAB supondo uma variação de temperatura do PT 100 de 0°C a 100° C?