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Instrumentação de Sistemas - INS Prof. Cesar da Costa 3.a Aula – Variável de Processo Temperatura (parte 2)

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1 Instrumentação de Sistemas - INS Prof. Cesar da Costa 3.a Aula – Variável de Processo Temperatura (parte 2)

2 5. Medidores de Temperatura

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4 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.

5 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.

6 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.

7 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.

8 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.

9 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)

10 Princípio de Medição Vamos fixar R2>>>>R3; Vamos fixar R1>>>>> Rsensor (pelo menos 1000 vezes); R1 = R2.

11 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

12 Cálculo da Tensão VAB: Tensão em AB, pode ser dada por: A Tensão VA, pode ser dada por:

13 Cálculo da Tensão VAB: A Tensão VB, pode ser dada por: A Tensão VAB, pode ser dada por:

14 Cálculo da Tensão VAB: Colocando E em evidência, temos: Como: Temos:

15 Cálculo da Tensão VAB: Garantindo R1 = R2, temos:

16 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?


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