MEDIDAS DE TEMPERATURA TERMORESISTORES Helder Anibal Hermini

TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA Os “termômetros de resistência” funcionam baseados no fato de que a resistência de uma grande gama de materiais varia com a temperatura; de um modo geral, os metais aumentam a resistência com a temperatura, ao passo que os semicondutores diminuem a resistência com a temperatura. Fig. 2 - Variação da resistência com a temperatura para vários materiais; observe-se que para uma mesma variação de temperatura, a variação de resistência do metal (Rm) é significativamente menor do que a no NTC (Rs).

TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA Os termômetros de resistência são considerados sensores de alta precisão e ótima repetibilidade de leitura; Quando metais são usados, o elemento sensor é normalmente confeccionado de Platina com o mais alto grau de pureza e encapsulados em bulbos de cerâmica ou vidro.

VANTAGENS DAS TERMORESISTÊNCIAS EM RELAÇÃO DO TERMOPAR 1. Mais precisa que o termopar na sua faixa de uso; 2. Usando circuito adequado, podem ser usadas a grandes distâncias; 3. Podem ser usados cabos de cobre comum nas ligações; 4. São mais estáveis que os termopares; 5. Sua curva de resistência elétrica (  ) em função da temperatura é mais linear que os termopares.

TIPOS DE TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA Os elementos sensores são, basicamente, de dois tipos : TERMORESISTORES RTDs - detetores de temperatura por variação de resistência elétrica;

TERMISTORES Os termistores são sensores fabricados com materiais semi-condutores como óxido de magnésio ou cobalto; em aplicações que exigem alta precisão, o semi-condutor utilizado pode ser o silício ou o germânio, dopados com algum outro material como o latão ou determinadas ligas de cobre. Por serem construídos de material semi-condutor, possuem a grande vantagem de poderem ser fabricados em um tamanho físico muito pequeno.

TERMISTOR DE COEFICIENTE NEGATIVO (NTC) Os termistores do tipo NTC podem ser classificados sob quatro tipos principais: De pequenas dimensões físicas De grandes dimensões físicas Termistores em bloco Termistor aquecido indiretamente

TERMISTOR DE COEFICIENTE NEGATIVO (NTC) Aplicações Compensação de temperatura para transistores; Medidores de temperatura; Motores automobilísticos.

TERMISTOR DE COEFICIENTE POSITIVO (PTC) O PTC é um resistor semicondutor sensível à temperatura. Seu valor de resistência aumenta rapidamente quando uma determinada temperatura é ultrapassada.

CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Freqüentemente, em medidas de tensão e corrente de dispositivos como diodos, transistores ou termistores, surge o problema da não-linearidade destes componentes, exigindo do projetista alguns cuidados especiais.

CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Na tarefa da aquisição de dados via microcomputador, e os termoresistores apresentam variação de resistência elétrica para mudança de temperatura sofrida, e os conversores A/D lêem sinais de tensão elétrica, surge a necessidade de converter essa medida de resistência elétrica em um sinal de tensão elétrica correspondente.

CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Vários são os circuitos que podem realizar essa tarefa. Normalmente, recomendado por muitos autores, um circuito em Ponte de Wheatstone, onde o sensor de temperatura será um dos quatro elementos da ponte.

RTDs Os RTDs são elementos detetores resistivos formados por materiais como Platina, Níquel ou ligas de Cobre-Níquel. Estes materiais exibem um coeficiente positivo de resistividade e são usados para a fabricação de RTDs porque são estáveis e dotados de capacidade de resposta à variação de temperatura por um longo período de tempo.                                                                                                                                 

RTDs Para os RTDs, variações de temperatura a serem medidas a nível de chão de fábrica é válida a equação: RT = Ro[1 + (T-To)] onde Ro é a resistência a 0 C, RT é a resistência na temperatura T e  é o coeficiente de temperatura do metal.

RTDs Atualmente, as termoresistências de Platina mais usuais são: Pt-25,5 PT-100 PT-120, PT-130/PT-500, sendo que o mais conhecido e usado industrialmente é o PT-100 (a 0C). Sua faixa de uso vai de -200 a 650 C, conforme a norma ASTM E1137; entretanto, a norma DIN IEC 751 padronizou sua faixa de -200 a 850 C.

ASPECTOS CONSTRUTIVOS RTDs ASPECTOS CONSTRUTIVOS Normalmente, o bulbo de resistência é montado em uma bainha de aço inox, totalmente preenchida com óxido de magnésio, de tal maneira que haja uma ótima condução térmica e proteção do bulbo com relação a choques mecânicos. A isolação elétrica entre o bulbo e a bainha obedece a mesma norma ASTM E 1137.

RTDs As resistências dos cabos, dos contatos, etc.., podem ser importantes e somarem-se à resistência do sensor. Desta maneira, existem vários tipos de montagens que podem ser realizadas, buscando minimizar esses efeitos: (a) dois fios, (b) três fios e (c) quatro fios.