UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CT – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROFESSOR: LUCIANO FONTES CAVALCANTI CONTROLE DE TEMPERATURA DE ÁGUA USANDO UMA FONTE CHAVEADA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CT – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROFESSOR: LUCIANO FONTES CAVALCANTI CONTROLE DE TEMPERATURA DE ÁGUA USANDO UMA FONTE CHAVEADA JOSÉ ANTÔNIO GAMA JÚNIOR INTRODUÇÃO O controle de temperatura é uma das práticas mais usadas na automação atualmente, pois qualquer material sofre influência das variações da mesma. Podemos citar como exemplo: processos químicos, têxteis, mecânicos, caldeiras, etc. Em virtude da grande gama de aplicações de controladores de temperatura, o presente será destinado ao controle de temperatura de água usando uma fonte chaveada nos processos de aquecimento de água. Para isso, foi usado um Sensor de Temperatura do tipo PT-100 ligado a um circuito comparador, ou seja, a um Amplificador Operacional, que coleta informações da variação de temperatura no compartimento de aquecimento através da variação da queda de tensão no PT-100 e compara com um determinado nível de tensão pré-estabelecida pela referência permitindo assim o controle da temperatura através do chaveamento do Relé de Estado Sólido. INTRODUÇÃO Na saída do Amplificador Operacional foi usado também um Transistor que entra no modo de “condução” ou “cortado” de acordo com a polarização da saída do Operacional. Além desses elementos essenciais, foram usados na implementação do circuito, resistores e potenciômetros. A alimentação dos elementos foi realizada por uma fonte e baterias de 12V. SENSOR PT-100 1. SENSOR PT-100 1.1 CONCEITO São sensores que se baseiam no princípio de variação da resistência ôhmica em função da temperatura. SENSOR PT-100 1.2 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS • Alta estabilidade mecânica e térmica • Resistência à contaminação • Relação de Resistência x Temperatura praticamente linear • O desvio com o uso e envelhecimento é desprezível • Alto sinal elétrico de saída • Inigualável precisão, estabilidade e sensibilidade • Medidas de temperatura na faixa de -270ºC a 962ºC • Apresenta uma resistência ôhmica de 100 ohm à 0ºC SENSOR PT-100 LIMITE DE ERRO DA TERMORESISTÊNCIA (PT-100) TOLERÂNCIA Temperatura (ºC) Classe A (+/- ºC) Classe B (+/- ºC) -200 0,55 1,3 -100 0,35 0,8 0 0,15 0,3 100 0,35 0,8 200 0,55 1,3 300 0,75 1,8 400 0,95 2,3 500 1,15 2,8 600 1,35 3,3 650 1,45 3,5 Classe A= +/- 0,15 + (0,002.t)ºC Classe B= +/- 0,30 + (0,005.t)ºC limites de erros para as classes A e B Rt/Ro = 1 + A . t + B . t 2 , onde Ro é a resistência medida no ponto do gelo. SENSOR PT-100 1.5 FUNCIONAMENTO • Transformam o valor da termoresistência Pt100 em valores de corrente 4 ... 20 mA, 2 fios. Onde a corrente de saída é linearmente proporcional a temperatura. SENSOR PT-100 1.3 PRINCIPAIS APLICAÇÕES • Medidores de temperatura Termômetro digital que opera em conjunto com o sensor PT100 para pesquisas e teses de mestrado entre outros. Termômetro digital Lutron TM936 SENSOR PT-100 • Industrias ou empresas que possuem máquinas sensíveis • Máquinas de processo • Sistemas de refrigeração e ar condicionado • Transmissão de energia • etc... SENSOR PT-100 1.4 PRINCIPAIS TIPOS DE SENSORES PT-100 Versão em inox (V4A) Sensor Pt 1000 Utilizável de -40 a +500ºC corrente de excitação não deve exceder 0,3 Ma. SENSOR PT-100 Modelo similar em latão,com rosca G 1/8 Gama de temperatura: -40 bis +250°C SENSOR PT-100 Versão 2 em cerâmica STPT-050F Sensor Pt 100 DIN 43760 100 Wa 0 ºC Classe B: +-0,12 W Utilizável de -70 a +600ºC SENSOR PT-100 Versão 1 em cerâmica Utilizável de -70 a +600ºC corrente de excitação não deve exceder 1mA CIRCUITO FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO No ramo (-) do Amplificador Operacional temos um potenciômetro que simula o funcionamento de um sensor termopar do tipo PT-100 que varia sua resistência interna proporcionalmente a variação de temperatura, sendo que para uma temperatura de 0 °C a medição nos terminais do sensor será equivalente a 100 ohms e para uma temperatura de 100 °C será de 140 ohms. No ramo (+) do Operacional, temos outro potenciômetro que simula a chave de ajuste (set-point) equivalente a temperatura desejada pelo usuário. FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO Quando a resistência no ramo do sensor ultrapassar a resistência no ramo de Set-Point (o que equivale dizer que a temperatura no sensor é maior que a de referência), o Operacional envia um pico de corrente para a base do transistor, que por sua vez permite passagem da corrente pelo coletor-emissor. Desta forma, teremos a bobina do Relé com 0V e consequentemente a resistência de aquecimento é desativada. No caso inverso, onde a resistência no ramo do sensor ficar abaixo da resistência no ramo de Set-Point, o Operacional anula o sinal da base do transistor, em conseqüência não há condução entre o emissorcoletor, daí o resistor de 10 ohms fica em série com a bobina do Relé e alimentado pela pilha, fechando o contato NA do Relé e alimentando a resistência de aquecimento. BIBLIOGRAFIA www.termopares.com.br/ www.arquimedes.tv/sens/sensor_Pt100.htm www.impac.com.br/TemperaturaTransmissoresPtBolacha.htm - 18k