INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL -...

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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE

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  • INSTRUMENTAO INDUSTRIAL

    INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE

  • Aula 22

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  • TERMISTORES

    Os termistores so dispositivos semicondutores que apresentam uma variao de sua resistncia em funo da variao de temperatura.variao de temperatura.

    Essa variao pode ser positiva (aumento da resistncia com aumento da temperatura) ou negativa (diminuio da resistncia em funo da temperatura).

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  • TERMISTORES

    Portanto, os termistores fazem parte da classificao de termorresistncia.

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  • TERMISTORES

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  • TERMISTORES

    Caractersticas: Sua composio bsica cermica composta de diversos

    xidos metlicos; Possui grande versatilidade de aplicaes; Possui tamanhos de at de 50 micrometro (0,05 mm),

    utilizado em aplicaes especiais;utilizado em aplicaes especiais; Podem possuir coeficiente de temperatura positivo (PTC)

    ou negativo (NTC), sendo o primeiro mais utilizado emcircuitos de controle de corrente e o segundo paramedio de temperatura. A estabilidade do termistor NTC abrange temperaturas de -50C

    at 150C. Os temistores so sensores muito estveis e sensveis a variaes

    pequenas de temperatura.

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  • TERMISTORES

    A resistncia eltrica dos termistores pode variar de forma proporcional ou de forma inversa com o aumento de temperatura ao qual o sensor est sendo exposto. Por essa caracterstica feita uma classificao do termistores, sendo NTC (negative temperature coeficient) e PTC (positive NTC (negative temperature coeficient) e PTC (positive temperature coeficient).

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  • TERMISTORES

    Como vimos, o PTC tem um aumento na sua resistncia conforme o aumento da temperatura, e o NTC tem uma queda no valor da sua resistncia, proporcional ao aumento da temperatura.

    Sendo assim, como os resistores, estes componentes no so polarizados e no requerem o cuidado com a polarizao ao serem ligados.ligados.

    O NTC tem melhor preciso quando a tomada de temperatura exige uma grande curva, ou seja, a faixa a ser medida grande (de 0 a 100 C, por exemplo). J o PTC tem maior preciso em pequenas variaes (tomadas menores).

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  • TERMISTORES

    Os sensores dos RTDs (termmetros de resistncia) tm uma variao linear e crescente (em determinada regio da sua curva caracterstica) da resistncia em relao temperatura.

    Os termistores NTC, mais utilizados para medio de temperatura, por outro lado, tm um Os termistores NTC, mais utilizados para medio de temperatura, por outro lado, tm um comportamento bastante no-linear e oposto, ou seja, diminuem a resistncia com o aumento da temperatura.

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  • TERMISTORES

    O NTC mais utilizado do que o PTC devido a maior facilidade de ser manufaturado e de ser de baixo custo.

    O PTC tem como sua O PTC tem como sua peculiaridade possuir um ponto de transio, ou seja, a partir de uma determinada temperatura ele exibir uma grande variao hmica com a variao da temperatura.

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  • TERMISTORES

    NTC Negative Temperature Coefficient

    Os termistores NTC, como o prprio nome j diz (Coeficiente de Temperatura Negativo) apresentam uma variao negativa de resistncia apresentam uma variao negativa de resistncia com o aumento da temperatura, ou seja, ele responde com uma diminuio do valor hmico medida que a temperatura se eleva.

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  • TERMISTORES

    NTC Negative Temperature Coefficient

    Comportamento do termistor NTC

    O diferencial do NTC ser muito mais sensvel a variaes de temperatura, comparado com outros variaes de temperatura, comparado com outros sensores de temperatura, como os RTDs e os termopares.

    Porm, o fato de ser mais sensvel faz com que se comporte de forma no linear. A curva que define o comportamento da resistncia pela temperatura tem um comportamento exponencial.

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  • TERMISTORES

    Os RTDs so formados por materiais como o cobre, nquel ou a platina. J os termistores so fabricados de material semicondutor, tais como xido de nquel, cobalto ou magnsio e sulfeto de ferro.

    Os xidos semicondutores reagem de forma diferente do que os metais que formam os RTDs. Para o NTC, a resistncia descresceexponencialmente com o aumento da temperatura.exponencialmente com o aumento da temperatura.

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  • TERMISTORES

    NTC Negative Temperature Coefficient

    Caractersticas:

    Semicondutores;

    xido de pequena dimenso e massa; xido de pequena dimenso e massa;

    Baixo custo;

    Encapsulamento em epxi ou vidro (ideal paralquidos ou gases);

    Faixa de utilizao tpica de -50 C 150C (comencapsulamento de vidro pode chegar a 300C).

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  • TERMISTORES

    NTC Negative Temperature Coefficient

    Aplicaes tpicas:

    Eletroeletrnicos;

    Circuitos de proteo; Circuitos de proteo;

    Indicadores de temperatura;

    Circuito de proteo eltrica (curto-circuito);

    Automotivo;

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  • TERMISTORES

    Curva caracterstica do NTC nota-se que no linear.

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  • TERMISTORES

    Curva caracterstica do NTC

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  • TERMISTORES

    Como o NTC no possui um comportamento linear da resistncia com a variao da temperatura, necessrio a utilizao de algum circuito que ajuste a curva exponencial algum circuito que ajuste a curva exponencial para uma aproximao linear. Alguns exemplos de modelo de circuito que fazem a aproximao so: Ponte de Wheatstone e Amplificador operacional.

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  • TERMISTORES

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  • TERMISTORES

    Benefcios do NTC:

    Rpido Tempo de Resposta

    Baixo custo

    Excelente preciso na faixa de temperatura entre Excelente preciso na faixa de temperatura entre 0C a 100C

    Fcil reposio, no necessita de calibrao

    Alta resistncia hmica reduz o efeito de resistncia dos cabos

  • TERMISTORES

    PTC Positive Temperature Coefficient

    Semelhante ao NTC, mas a sua variao deresistncia proporcional variao detemperatura em uma determinada faixa;temperatura em uma determinada faixa;

    utilizado geralmente como regulador de cargaou como sensor de temperatura somente nointervalo de operao onde tem-se uma grandevariao de resistncia com a temperatura.

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  • TERMISTORES

  • TERMISTORES

    Curva caracterstica do PTC

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  • TERMISTORES

    Cuidados na utilizao de termistores:

    Cuidar para que a massa do termistor seja da ordem de 1/1000 a massa a ser medida;

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  • APLICAO DO TERMISTOR

    Com a utilizao de eletrnica na maioria dos equipamentos eltricos, os termostatos mecnicos (bimetlicos) podem ser substitudos por "termostatos eletrnicos".

    Esses termostatos so formados por um sensor de temperatura e um circuito eletrnico, que mede a temperatura e um circuito eletrnico, que mede a temperatura e aciona/desaciona a carga desejada.

    Os sensores podem ser constitudos por componentes eletrnicos sensveis a temperatura, como os resistores NTC ou PTC. Logo, so utilizados como sensores de temperatura.

  • TERMISTORES

    A especificao de termistores realizada levando em considerao:a) Encapsulamento;

    b) Dimenso;b) Dimenso;

    c) Variao de resistncia (25C);

    d) Tolerncia;

    e) Custo;

    f) Condicionamento;

    g) Potncia dissipada.

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  • APLICAO DO NTC

    O termistor do tipo NTC pode ser usado para aumentar o tempo e vida de lmpadas incandescente.

    A lmpada incandescente pode queimar ao ser ligada, pois, nesta condio, com a temperatura ainda baixa, a resistncia interna da lmpada est mais contrada. Quando ligamos a lmpada, a resistncia se dilata podendo queimar. Logo a corrente no circuito neste instante pode dilata podendo queimar. Logo a corrente no circuito neste instante pode provocar o rompimento do filamento.

    O circuito abaixo mostra um termistor do tipo NTC colocado em srie com a lmpada.

  • APLICAO DO NTC

    Quando a lmpada ligada o termistor est frio, assim a sua resistncia alta e a corrente no circuito baixa, conforme a corrente vai circulando no termistor, este comea a aquecer diminuindo o valor da resistncia e aumentado a corrente na lmpada. Aps algum tempo a lmpada estar plenamente acesa.

  • APLICAO DO PTC

    Devido s caractersticas de grande elevao da resistncia com a temperatura, os termistores PTC so usados na proteo trmica de circuitos eletrnicos.

    A figura apresenta um circuito eletrnico que emprega um termistor PTC como dispositivo limitador de corrente com a termistor PTC como dispositivo limitador de corrente com a elevao de temperatura.

  • TRANSMISSORES

    Transmissores convertem um sinal de sada de um sensor primrio (termopar - mV, termorresistncia , etc.) em um sinal analgico padro (ex. sinal de corrente de 4 analgico padro (ex. sinal de corrente de 4 20 mA).

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  • TRANSMISSORES

    Os transmissores podem ser microprocessados, e em muitos casos podem ser configurados (via programao) para leitura de termopares (J, K, T, E, N, R, S, B), leitura de termopares (J, K, T, E, N, R, S, B), Pt100 a 2 ou 3 fios, tenso 0 a 50 mV, alm de 4-20 mA e 0-10 V.

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  • TRANSMISSORES

    Vantagens: Isolao Galvnica; uma proteo entre a entrada e sada do transmissor

    de temperatura contra loops de terra e rudos da linha.

    Economia de fiao; Economia de fiao; Para longas distncias os custos com cabos de extenso

    para termopares e cabos a trs fios para termorresistncia se torna invivel em comparao com a utilizao de um transmissor de temperatura e um par de cabos de cobre para a transmisso do sinal de sada.

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  • TRANSMISSORES

    Vantagens: Compatibilidade eletromagntica;

    A transmisso de sinal por corrente imune a interferncias eletromagnticas comum em ambientes industriais devido a motores de induo, geradores, alta tenso, etc...

    Condicionamento e linearizao do sinal. Condicionamento e linearizao do sinal. Atravs de circuito eletrnico no interior do transmissor,

    realizada a compensao de junta fria (termopares) econverso do sinal de entrada (mV) em um sinal de correnteproporcional na sada em uma escala linear.

    Desta forma, facilita para se fazer a especificao dos CLP ouregistradores, padronizando as entradas destes em correntede 4 20 mA.

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  • TRANSMISSORES

    Ligao dos sensores

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  • TRANSMISSORES

    Ligao dos sensores Pt100

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  • TRANSMISSORES

    Ligao dos sensores Termopar

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