Revisões • • • • • • • • • • Aplicações das termistências semicondutoras Termistências de silício dopado: lineares? Porquê? Mais ou menos que as metálicas? Como se pode melhorar a linearidade? O que é uma KTY? Qual o material das termistências NTC e PTC? Qual a diferença entre PTC e NTC? O que é a temperatura de Curie? O que é o auto-aquecimento? O que são LTN (Linear Thermistor Network)? Quais são as vantagens e desvantagens das NTC? Quais são as desvantagens das e desvantagens das PTC? 2003/04 ©Helena Sarmento • R2 + vI • Ea = Cc dT R1 τ t = Cc Rth 2003/04 Ep = Ep energia perdida para o exterior 2003/04 T − Ta dt Rth ©Helena Sarmento Cap1-4 Aplicações das termistências semicondutoras • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: atenuador de corrente de pico (protecção) T − Ta dt Rth t − T = Ta + ∆Tmax 1 − e τ t Relé Cc - capacidade calorífica Ea energia absorvida lâmpada de filamento Lâmpada de 100 Ω T = 25º C Para Pi constante th Ei = Pi dt Ei energia incidente Aplicações das termistências semicondutoras Pi dt = Cc dt + Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: circuito de atraso (temporizador) Ei = Ea + E p Cap1-3 Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: circuito de atraso (temporizador) Cap1-2 Lei de aquecimento de um corpo: 1.Explique o funcionamento do circuito e diga quais as funções desempenhadas pelos quatro componentes. 2.Dimensione R1, R2 e Rntc2 de modo a ter Vom = 10 V para Vim = 10 V quando a temperatura da termistência é 100 ºC. Faça R2/Rntc =0,1. 3.Calcule o valor do ganho de tensão e o valor de Vim que origina Vom = 10 V quando a tensão é de 26 ºC. 4.Calcule a potência dissipada na termistência quando a sua temperatura atinge 100 ºC por auto aquecimento. A termistência não aquece instantâneamente ©Helena Sarmento Aplicações das termistências semicondutoras O circuito representado na figura contém uma termistência do tipo NTC cujo valor depende da temperatura originada pela tensão de saída, vo, do amplificador; o circuito pode funcionar como controlador automático da amplitude da tensão de saída ( CAG, Comando Automático de Ganho). À tensão de entrada vi = Vimsenωt corresponde, na saída, a tensão vo = Vomsenωt. A termistência tem uma resistência térmica de 150 ºCW-1 e B = 4000 K. A temperatura ambiente é Ta= 25 ºC. • + vO +- 2003/04 Regulador automático de amplitude com termoresistência. Rntc -+ - Cap1-1 ©Helena Sarmento vIN R1 - Aplicações das termistências semicondutoras 2003/04 Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: regulador automático de amplitude T = 2700º C R = 50Ω R = 500Ω th ∆Tmax = Rth Pi ©Helena Sarmento Cap1-5 2003/04 ©Helena Sarmento Cap1-6 1 Aplicações das termistências semicondutoras • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: estabilizador de tensão RL ↑ I ↓ Rth ↑ Aplicações das termistências semicondutoras • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: medidor de potência de radiação V0 ≈ C te Sem radiação incidente na NTC RL ↑ Vo ↑ Rth ↓ R3 R1 V0 ≈ C te V th I + RL Vo - R4 paralelo Rs R1 Vi th RL ©Helena Sarmento V = V2 para ter V0 = 0 Vo Radiação de alta frequência Cap1-7 R2 > R 2003/04 Aplicações das termistências semicondutoras • V = V1 para ter V0 = 0 R 2 ↓ V0 ≠ 0 V↓ R1 = R3 = R4 = R 2003/04 R2 ↓ Com radiação incidente na NTC R2 I série vo V↑ Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: medidor de velocidades de gases Prad = ©Helena Sarmento (V1 − V2 )2 R Cap1-8 Aplicações das termistências semicondutoras • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência NTC: controlador do nível de líquidos Sem corrente de ar R1 V R3 Relé com contacto fechado enche o depósito Temp(R 1 ) = Temp(R 2 ) e V0 = 0 quando o líquido atinge a NTC vo R2 Com corrente de ar em R2 R4 TNTC ↓ R NTC ↑ R 2 ↑ V0 ≠ 0 I↓ O relé abre contacto e a bomba de água desliga Corrente de ar ou de gás Valor de Vo é uma medida da velocidade do gás independente da temperatura ambiente V constante R1 = R2 R3 = R4 2003/04 ©Helena Sarmento Cap1-9 2003/04 Aplicações das termistências semicondutoras Considere o circuito controlador de altura de água num depósito constituído por uma fonte de tensão, uma termistência NTC e um relé de actuação de uma bomba de água, de acordo com o diagrama da figura. 2003/04 ©Helena Sarmento Cap1-11 Cap1-10 Aplicações das termistências semicondutoras • Medidor de fluxo de fluidos com NTC Fluido parado T1=T0 Vcc = 12 V; R2 = 0 Ω; Rrelé = 50 Ω; Rntc : Rth = 40 ºC/W , B = 4000 K ; Tágua = 15 ºC ; Tár = 25 ºC I > 40 mA relé fecha o contacto C, I < 25 mA relé abre o contacto a) Calcule os valores limite que deve ter a resistência NTC para ligar e desligar o relé. b) Calcule a potência dissipada na resistência NTC quando o relé é inicialmente actuado. c) Calcule a temperatura inicial da resistência NTC (relé no início da actuação) e o valor das suas constantes características, incluindo o valor a 25 0C. d) Calcule a temperatura e o valor da resistência NTC no ar. e) Quando a resistência NTC mergulha na agua a sua capacidade de dissipação de calor é muito grande (Rth 2 ºC/W). Calcule o valor da resistência NTC dentro da água e verifique se o relé desliga nesta situação. ©Helena Sarmento V Vo T1 Fluido a deslocar-se na direcção indicada na figura T1<T0 T0 ∆Vo proporcional à velocidade do fluido, com indicação do sentido Resistência de aquecimento NTCs com auto-aquecimento pode evitar resistência de aquecimento 2003/04 ©Helena Sarmento Cap1-12 2 Aplicações das termistências semicondutoras • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência PTC: limitador de corrente com PTC + Vth - • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência PTC: protecção de sobretensões na entrada IL th + V - Aplicações das termistências semicondutoras RL + Vth + Vo - + V - IL th RL + Vo - limite de corrente na carga I L2 max Ron = I L max TCurie − Ta Rth protecção de sobretensões Vo2 TCurie − Ta = Ron Rt T1 > T2 ⇒ I L max T1 < I L max T2 T −T = Curie a Ron Rth Vo max = R0 2003/04 ©Helena Sarmento Cap1-13 2003/04 ©Helena Sarmento TCurie − Ta Rt Cap1-14 Aplicações das termistências semicondutoras • Aplicações baseadas em auto aquecimento de uma termistência PTC: supressão de arcos eléctricos antes de atingir a temperatura de Curie th L + Vo - t − T = Ta + ∆Tmax 1 − e τ t ∆Tmax = Pinicial Rth t = τ t ln Em t = t1 atinge a temperatura de Curie T = C Pinicial t1 = τ t ln1 − Pinicial − PC 2003/04 ©Helena Sarmento t = τ t ln PC = ∆Tmax ∆Tmax − (T − Ta ) Pinicial T − Ta Rth Pinicial − TC − Ta Rth Cap1-15 3
Download
