7.a Aula_EPO_TEMPERATURA_parte 2

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:
EAB  VA  VB
A Tensão VA, pode ser dada por:
VA 
E
Rsensor  R1
 Rsensor
Cálculo da Tensão VAB:
A Tensão VB, pode ser dada por:
VB 
E
 R3
R3  R2
A Tensão VAB, pode ser dada por:
E
E
VAB  (
 Rsensor )  (
 R3 )
Rsensor  R1
R3  R2
Cálculo da Tensão VAB:
Colocando E em evidência, temos:
Rsensor
R3
VAB  E  (

)
Rsensor  R1 R3  R2
Como:
R2  R3
R1  Rsensor
Temos:
VAB  E  (
Rsensor R3

)
R1
R2
Cálculo da Tensão VAB:
Garantindo R1 = R2, temos:
Rsensor  R3
VAB  E  (
)
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?