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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?
