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 temperaturas acima de 310°C. de oxidação em 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: E AB V A V B A Tensão VA, pode ser dada por: VA E R sen so r R1 R sen so r Cálculo da Tensão VAB: A Tensão VB, pode ser dada por: VB E R3 R 2 R3 A Tensão VAB, pode ser dada por: V AB ( E R sensor R1 R sensor ) ( E R3 R 2 R3 ) Cálculo da Tensão VAB: Colocando E em evidência, temos: V AB E ( R sensor R sensor R1 Como: R 2 R3 R1 R sensor R3 R3 R 2 ) Temos: V AB E ( R sen so r R1 R3 R2 ) Cálculo da Tensão VAB: Garantindo R1 = R2, temos: V AB E ( R sensor R 3 R1 ) 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?