SensoresTemperatura

Sensores de temperatura

Introdução

Os sensores de temperatura a serem apresentados neste texto são transdutores que convertem a grandeza física temperatura em um sinal elétrico. Eles podem ser classificados em três tipos principais:

Sensores resistivos Sensores termoelétricos Sensores de infravermelho

Os sensores resistivos são resistências dependentes da temperatura Os sensores termoelétricos, mais conhecidos como termopares, são os sensores que produzem um sinal de força eletromotriz (fem) devido ao efeito Seebeck ou efeito termoelétrico e os sensores de infravermelho são baseados em sensores que captam radiação eletromagnética no comprimento de onda do infravermelho, sendo esta faixa de freqüência característica de emissão de calor.

Sensores Resistivos

Os sensores baseados em resistências dependentes da temperatura são disponíveis em dois tipos, de acordo com o comportamento elétrico do material em:

Termorresistências Termistores

De modo geral, as termorresistências são fabricadas com metais, enquanto que os termistores utilizam-se de compostos semicondutores.

Termorresistências (RTD)

As termorresistências também conhecidas pela abreviação inglesa RTD (Resistive

Temperature Detectors) são sensores de temperaturas constituído por metais de resistência

elétrica com elevado coeficiente de temperatura α:

dT dR R 1 = α (1) Resistência de metais

A resistência elétrica dos metais varia de uma maneira quase linear. A Fig. 1 apresenta a resistência elétrica normalizada R/R0, na qual R0 é a resistência elétrica a 0oC, em função da

temperatura para metais comumente usados na fabricação de termorresistências. A unidade do coeficiente de temperatura α é expresso em Ω/Ω/oC. Quanto maior coeficiente α, maior a variação da resistência para uma dada variação de temperatura. Dos metais usados na

Temperatura (o_C) R /R 0 0 0 platina níquel 200 -200 400 600 800 2 3 4 1 cobre liga de Ni

Fig. 1. Resistência de alguns metais usados na fabricação de termorresistências como função da temperatura.

A escolha do metal na confecção da termorresistência depende da sensibilidade, precisão e faixa de temperatura de trabalho. A sensibilidade de um sensor é definida como a variação da resistência por variação da temperatura. Como mostrado na Fig. 1, o elemento Ni tem a maior sensibilidade dentre os metais apresentados naquela figura. Entretanto, o níquel tem uma faixa de temperatura de trabalho limitada, porque a sensibilidade se torna não-linear em temperaturas acima de 300oC. O cobre tem uma relação linear entre a resistência e temperatura, mas se oxida facilmente mesmo em temperaturas moderadase não pode ser usada acima de 150oC. A platina é um metal nobre que possui relação resistência elétrica versus temperatura mais estável sobre uma ampla faixa de temperatura, de -180 a 650oC. A platina é o metal mais utilizado e recomendado na fabricação de sensores resistivos de temperatura por três motivos: 1o) relação linear entre resistência e temperatura; 2o) repetitibilidade e 3o) ampla faixa de temperatura de trabalho.

A expressão matemática que relaciona a resistência elétrica com a temperatura pode ser descrita a partir de uma equação linear na forma:

( )

(

)

R = ₀⋅ 1+α (2)

Se considerarmos que a resistência varia não-linearmente com a temperatura numa faixa de temperatura mais ampla, utiliza-se uma equação matemática polinomial denominada equação Callendar-Van Dusen e que está mostrada a seguir:

Para a faixa de temperatura -200oC a 0oC:

( )

[

(

)

]

R (3)

Para a faixa de temperatura 0oC a 850oC:

( )

(

)

0 1 aT bT

R T

Termorresistência de platina (PT-100)

As termorresistências de platina, designadas como PT-100, são disponíveis em duas especificações, de acordo com o coeficiente de temperatura:

(a) α = 3,850.10-3Ω/Ω.oC (Norma DIN-IEC 751/85 padrão europeu) (b) α = 3,916.10-3Ω/Ω.oC (Norma americana)

O coeficiente α é calculado através da equação:

100 0 0 100 ⋅ − = α R R R (5)

na qual R0 é a resistência a 0oC e R100 a resistência a 100oC. O valor de resistência nominal a

0oC é 100 Ω, como ilustrado na Fig. 2.

Temperatura R e s is tê n c ia 100 Ω 0 o_C α = 3,92.10-3 (padrão americano) α = 3,85.10-3 (padrão europeu)

Fig. 2. Curvas esquemáticas de resistência versus temperatura mostrando as diferenças entre o padrão americano e o europeu para o coeficiente de temperatura da resistência do sensor de platina.

Elementos do sensor de platina

O elemento sensor do termômetro de platina pode ser fabricado em duas formas: fio enrolado e filme fino.

Fio

Termoelemento padrão, fabricado com fio de platina com 99,99% de pureza, enrolado não-indutivamente sobre um cilindro de cerâmica ou vidro e selado hermeticamente dentro de uma cápsula cerâmica ou de vidro, conforme mostra a figura 3.

Mandril de cerâmica Fio de platina enrolado Terminais de conexão Tubo de cerâmica

Fig. 3. Termorresistência de fio de Pt enrolada não-indutivamente sobre cilindro de cerâmica.

Filme fino

Termoelemento fabricado com uma fina camada de platina depositada por “sputtering” sobre um substrato de cerâmica (Fig. 4). O desenho é feito de acordo a obter a resistência desejada. Uma camada de vidro é depositada sobre o filme metálico com a finalidade de proteção. Este método permite a confecção de sensores minúsculos, de resposta rápida e elevada precisão. O termoelemento de filme fino atende ao padrão europeu DIN 43760 de 0,1% de tolerância. Filme de platina depositado Terminais de conexão Substrato de cerâmica Camada de vidro de proteção

Fig. 4. Termoelemento de filme fino depositado sobre substrato cerâmico.

Classes de termorresistências de platina

Termorresistência classe A: termorresistência com a mais alta tolerância e precisão (< 0,06%) e α = 3,85.10-3Ω/Ω/oC.

Termorresistência classe B: termorresistência com tolerância e precisão padrão (0,1%), coeficiente α = 3,85.10-3Ω/Ω/oC, de acordo com a norma DIN 43760.

Circuitos de medição de termorresistências de Pt

Um circuito de medição de termorresistências industrial utiliza uma fonte de corrente de 0,8 a 1,0 mA para excitar a tensão elétrica proporcional à resistência, lida por um voltímetro digital de 3,5 dígitos de precisão.

Em laboratório, onde precisões melhores do que 10 ppm são requeridas, equipamentos de medição especiais são usados. Geralmente, são utilizadas pontes de resistência de elevada precisão.

Termistores

Os termistores, tais como os RTDs, são resistências elétricas sensíveis à variação de temperatura. Enquanto a termorresistência de Pt é mais estável e linear, o termistor é o termosensor mais sensível por causa do seu elevado coeficiente de temperatura.

Os termistores são produzidos com óxidos semicondutores. A maioria dos termistores tem coeficiente de temperatura negativo, também são conhecidos como termistores NTC, mas termistores com coeficiente de temperatura positivo (PTC) também são disponíveis (Fig. 5). Os termistores NTC possuem uma sensibilidade tão elevada quanto várias percentagens de ohms por grau Celsius, permitindo que circuitos com termistores possam detectar variações ínfimas da temperatura, que não podem ser observados com RTDs e termopares. Por esta razão, uma das principais aplicações de termistores é na compensação de temperatura de junta fria de termopares, como veremos a seguir neste texto.

Temperatura (o_C) 0 50 100 150 R a z ã o d e r e s is tê n c ia 0,1 1 10 1000 -50 100 10000 Termistor PTC Termistor NTC

Fig. 5. Curvas de razões de resistências como função da temperatura para termistores comerciais NTC e PTC.

O preço a pagar pela elevada sensibilidade dos termistores é a não-linearidade da curva de resistência em função da temperatura. Como a sensibilidade é fortemente dependente do processo de fabricação, não existem termistores padronizados, tais como os sensores de platina e os termopares. Cada termistor deve ser calibrado de acordo com a equação de Steinhart-Hart:

( )

na qual T é a temperatura absoluta (K), R é a resistência do termistor e A,B e C são coeficientes de ajuste.

Uma das formas de se reduzir a não-linearidade da resistência em função da temperatura é conectando-se um resistor de linearização em paralelo ao termistor. A Fig. 6 mostra diversas curvas de resistência versus temperatura utilizando diferentes valores de resistência de linearização.

Fig. 6. Curva característica de resistância-temperatura obtida com um resistor “shunt” RS e

um termistor Th conectados em paralelo.

Fig. 7. Formato e tamanhos de termistores NTC comerciais.

Aplicação de termistores PTC

Devido às características de grande elevação da resistência com a temperatura, os termistores PTC são usados na proteção térmica de circuitos eletrônicos. A Fig. 9 apresenta dois circuitos eletrônicos que empregam termistores PTC como dispositivos limitadores de corrente como função da elevação de temperatura.

Carga Termistor PTC V cc + -Acoplamento térmico R 1 V cc Carga Termistor PTC R₂ Acoplamento térmico

Fig. 9. Circuitos eletrônicos empregando termistores PTC como elemento de proteção térmica de sobrecorrente.

TABELA 1. Comparação entre componentes usados para proteção de sobrecorrente.

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Termopares

O princípio de funcionamento do termopar baseia-se no efeito Seebeck, descoberto por Thomas Seebeck em 1821. Se dois metais dissimilares forem soldados nas duas extremidades e uma delas for aquecida, uma corrente contínua fluirá pelo circuito termoelétrico. Se o circuito for aberto numa das extremidades, uma tensão elétrica de circuito aberto aparecerá e estará diretamente relacionada à diferença de temperatura entre a extremidade soldada e a extremidade aberta e à composição dos dois metais. A esta tensão dá-se o nome de tensão Seebeck.

T quente T_fria Metal A Metal B i Tq Metal A Metal B -+ V_AB

Fig. 10. Efeito Seebeck.

Todos os pares metálicos dissimilares apresentam este efeito, porém somente alguns deles produzem uma tensão Seebeck pronunciável. Para pequena diferença de temperatura, a tensão Seebeck será diretamente proporcional à temperatura pela expressão:

T V_AB =α_S ⋅∆

∆ (8)

na qual αS é o coeficiente de Seebeck ou coeficiente de proporcionalidade entre a tensão Seebeck e a diferença de temperatura. A Tabela 2 apresenta o coeficiente Seebeck para os principais pares metálicos utilizados em termopares, juntamente com faixa de temperatura de calibração e de utilização.

TABELA 2. Coeficiente Seebeck e parâmetros elétricos e térmicos para alguns pares metálicos utilizados na confecção de termopares.

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+083

(8 0'(; );'*( 0 0

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A Fig. 11 apresenta as curvas de tensão Seebeck e de coeficiente Seebeck como função da temperatura para os principais tipos de termopares.

Temperatura (o_C) 0 500 1000 1500 2000 T e n s ã o S e e b e c k ( m V ) 20 40 60 80 E J K R S Temperatura (o_C) 0 500 1000 1500 2000 C o e fi c ie n te S e e b e c k ( µ V / oC ) 20 40 60 80 E J K R S -500 100 T

Fig. 11. (a) Curvas de tensão Seebeck como função da temperatura para diversos tipos de materiais empregados na fabricação de termopares. (b) Curvas de coeficiente Seebeck como função da temperatura. Observar relativa linearidade do termopar tipo K numa ampla faixa de temperatura (0 a 1000 oC).

Compensação de temperatura de junta fria

A figura 12 mostra dois esquemas práticos para compensação de temperatura de junta fria utilizando um reservatório térmico à 0oC.

+ -Junta quente Junta fria Metal A Metal B Metal A + -V + -Junta quente Junta fria Metal A Metal B cobre + -V cobre

Fig. 12. Esquemas para compensação térmica da temperatura de junta fria a 0oC, utilizando (a) um dos fios do termopar e (b) utilizando os dois fios do termopar.

Atualmente, a compensação de temperatura de junta fria é feita utilizando-se um circuito eletrônico com um termistor que compensa potenciometricamente a diferença de potencial entre a temperatura do ponto de medição e a temperatura de referência de 0oC.

o V R_N R₁ R₂ R₃ i V R_B R₄ + -+ -Termistor Cu Cu + -Termopar

Tipos de montagem de termopares

Na Fig. 14 são mostradas algumas montagens utilizando os fios do termopar, chamados aqui de termoelementos, para facilitar a instalação mecânica e elétrica dos sensores e também prover proteção contra a atmosfera do ambiente onde será medida a temperatura.

Fig. 14. Tipos de montagem de termopares.

Proteção de termopares com isolação mineral

O desenvolvimento dos termopares com isolação mineral surgiu da necessidade de se satisfazer às severas exigências do setor nuclear. Desde então, os benefícios deste trabalho puderam ser transmitidos à indústria em geral, que os utilliza numa grande variedade de aplicações devido a série de vantagens que oferecem, tais como grande estabilidade, resistência mecânica entre outros.

O termopar isolação mineral consiste de três partes básicas: um ou mais pares de fios isolados entre si por um material cerâmico compactado a uma bainha metálica externa.

Fig. 15. Montagem de termopar em tubo com isolação mineral.

Este tipo de montagem é de extrema utilidade, pois os fios ficam completamente isolados do ambiente agressivo que podem causar a completa deterioração dos

termoelementos, além de proporcionar grande resistência mecânica, o que faz com que o termopar isolação mineral possa ser usado em um número quase ilimitado de aplicações.

Construção do cabo isolação mineral

O processo de fabricação dos termopares isolação mineral começa com os termoelementos de diâmetro definidos, inseridos num tubo metálico e isolados entre si e o tubo por um material cerâmico (pó de óxido de magnésio). Através de um processo mecânico de estiramento (trefilação), o tubo e os termoelementos são reduzidos em seus diâmetros (aumentado seu comprimento) e o óxido de magnésio fica altamente compactado, isolando e posicionando os fios em relação à bainha metálica.

O óxido de magnésio é um excelente isolante elétrico e um bom condutor térmico, de maneira que quando compactado, ocupa todos os espaços internos, isolando eletricamente os fios entre si e a bainha, além de dar alta resistência mecânica ao conjunto e proporcionar boa troca térmica.

Como o processo de trefilação ou estiramento (redução do diâmetro e aumento do comprimento proporcionalmente), cria tensões mecânicas no material, torna-se necessário tratar termicamente o conjunto. Este tratamento térmico alivia estas tensões e recoloca o termopar em sua curva característica, obtendo assim um produto final na forma de cabos compactados, muito reduzidos em seus diâmetros (desde 0,5 mm até 8,0 mm de diâmetro externo), porém mantendo proporcionalmente as dimensões e isolação da forma primitiva.

Existe uma relação entre diâmetro externo da bainha para o diâmetro dos fios termopares e espesssura da parede da bainha, oferecendo uma razão para a espessura da bainha (para proteção do termopar) e o espaçamento interno (para garantir a elevada isolação elétrica em altas temperaturas).

Fig. 16. Dimensões de termopar com isolação mineral.

Na Fig. 16, dF é o diâmetro dos fios termopares, eB é a espessura da parede da bainha e

e o espaçamento entre os fios e a bainha.

Na Tabela 3 são apresentados alguns valores de diâmetro dos fios (dF) e espessura da

bainha (eB) em função do diâmetro externo (D) para termopar isolação mineral simples:

TABELA 3. Dimensões de termopares com isolação mineral simples.

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Compatibilidade ambiental

Um fator importante a ser considerado é a compatibilidade do termoelemento com o seu invólucro protetor e de ambos com o ambiente de medição. Os termoelementos devem ser protegidos de atmosfera corrosiva e de sólidos e fluidos eletricamente condutores. A isolação mineral de termopares

TABELA 4. Limite superior de temperatura para diferentes bitolas de termopares.

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TABELA 5. Tolerância de termopares a atmosfera de trabalho.

B B 6% C 0 3 $ % , @ $ % $ % A $ % $ % $ % ' $ % $ % $ % $ %

Comparação entre Sensores de Temperaturas em Aplicações Industriais

Cerca de 60% de todas as medições de temperatura industriais são feitas com termopares, 30 a 40% pelas termorresistências de platina e o restante pelos outros tipos de sensores (incluindo termistores e pirômetros ópticos). Em princípio, termorresistências de Pt são usadas para medições até 1000oC, mas em aplicações industriais é muito difícil realizar medições precisas para temperaturas acima de 400oC. De forma análoga, termopares podem ser usados para medições para temperaturas de até 3000oC, mas na prática será difícil realizar medições precisas para temperaturas acima de 1000oC. Na maioria das medições industriais, a faixa de medição de temperatura é de 200 a 400oC, na qual tanto os RTDs quanto os termopares tem bom desempenho.

A Fig. 18 ilustra o sinal de saída relativa de sensores de temperatura como função da temperatura. Os termopares apresentam uma faixa de leitura de temperatura mais ampla do que as termorresistências e termistores. Em compensação, os sensores RTD são mais lineares. Os sensores tipo circuito integrado (CI) são fabricados por técnica de fabricação de circuito integrado que incorporam num “chip” o termoelemento (geralmente um termistor PTC) junto ao circuito eletrônico de condicionamento de sinal.

S a íd a r e la ti v a Temperatura (o_C) 0 1000 Termistores NTC PTC Termorresistência RTD Pt Termopar 2000 Sensor tipo CI

Fig. 18. O gráfico ilustra as diferenças principais entre termistores, RTDs e termopares em termos de temperatura. Outras diferenças importantes são a velocidade de resposta, a compatibilidade ambiental e a susceptibilidade a ruído e interferências eletromagnéticas.

Auto-aquecimento

Para medir a resistência de RTDs e termistores, é necessário aplicar uma corrente de pequena intensidade (em geral, menor do que 1 mA). A corrente pode causar um aquecimento que leva a uma leitura de temperatura acima da temperatura real do ambiente medido. Este efeito é causado por aquecimento Joule. Se o sensor estiver num meio de baixa transferência de calor, ele se aquecerá mais do que na água, por exemplo, causando erro na leitura da temperatura. Esses erros são erros de auto-aquecimento e são inerentes a todos os sensores termorresistivos. Devido aos erros de auto-aquecimento, os sensores termorresistivos nem sempre são as melhores opções para meios termicamente isolantes, tais como meios sob fluxo de gases. Para estas condições, termopares são mais adequados. O erro de auto-aquecimento em termorresistências pode ser inferior a décimos de grau num meio condutor, enquanto pode ser de mais de um grau no ar e em meios gasosos.

Linearidade

A Fig. 19 compara o sinal de saída de uma termorresistência de Pt com uma linha reta, numa faixa de temperatura de 0°C a 400°C. A Fig. 20 mostra a diferença de temperatura entre a reta e a curva da termorresistência de Pt e observa-se uma diferença aproximadamente igual a 6°C no centro do intervalo de temperatura. Em comparação, a Fig. 21 mostra as diferenças de temperatura típicas para três tipos de termopares e uma linha reta na faixa de temperatura de 0°C a 1000°C, onde se observa que o termopar tipo K apresenta um comportamento mais linear entre todos os tipos de termopares apresentados nessa figura. A máxima diferença de temperatura em relação à curva linear para o termopar tipo K e à maior faixa de temperatura de trabalho para os termopares em geral, mostra porque este tipo de termopar é o mais utilizado em comparação à termorresistência de Pt.

Temperatura (o_C) R e s is tê n c ia ( Ω ) 0 100 200 300 400 100 150 200 250 Curva Pt Linha reta

Fig. 19. A curva de resistência versus temperatura de uma termorresistência de platina segue o comportamento de uma função de 2º grau, conhecida como equação de Calendar-Van Dusen. A forma da curva é uma parábola e neste gráfico está traçado junto a uma reta para ilustrar a não-linearidade da curva da termorresistência de Pt.

0 2 4 6 N ã o -l in e a ri d a d e ( oC ) Temperatura (o_C) 0 100 200 300 400

Fig. 20. A diferença entre a curva de resistência em função da temperatura para uma termorresistência de Pt e uma linha reta é de cerca de 6oC na faixa de 0 a

400oC. Temperatura (o_C) 0 250 500 750 1000 -30 -15 0 15 30 E J K D if e re n ç a d e t e m p e ra tu ra ( oC )

Fig. 21. Termopares tipo K apresentam o comportamento mais linear dentre os termopares mostrados neste gráfico. Esta é a principal razão pela qual os termopares tipo K são mais usados do que os tipos E e J, apesar destes apresentarem maior potencial Seebeck.

Os três termopares mostrados na Figura 22 são tipos K, J, e E. Estes são os termopares mais usados em processos industriais. O tipo K é o mais linear dos três na faixa de temperatura mostrada.

Temperatura (o_C) T e n s ã o t e rm o p a r (m V ) 0 300 600 900 1200 1500 0 20 40 60 80 E J K

Fig. 22. Termopares tipo E e J possuem maior nível de tensão de saída relativa do que termopares tipo K.

Na figura 22, os termopares tipos J e E apresentam melhor sensibilidade relativa do que o termopar tipo K. Entretanto, o tipo é o tipo mais popular de termopar por causa da sua melhor linearidade.

Atualmente, a quase totalidade das termorresistências industriais é feita de platina. No passado, devido ao custo elevado da platina, eram mais utilizados o cobre e o níquel. Entretanto, embora o custo da platina seja mais elevado comparativamente ao níquel e cobre, ele é facilmente compensado pela maior repetitibilidade, linearidade, maior faixa de temperatura de trabalho e baixa suscetibilidade à atmosfera de trabalho da termorresistência de Pt.

O mesmo argumento pode ser aplicado aos termopares. No passado, os termopares eram preferidos em relação a termorresistência de Pt por causa do menor custo. Hoje, o menor custo relativo dos termopares não é mais o fator principal porque o custo do sensor é desprezível em relação ao custo da instrumentação acessória industrial.

Não homogenidades em termopares

Thermocouples can develop extraneous junctions along their wire as a result of the cold-working phenomena in the wires, or temperature difference between the portion of thermocouple that intrudes into the process and the remainder of the thermocouple assembly. These effects can produce inhomogeneity along one or both thermocouple wires. If the inhomogeneity falls in a temperature gradient, an erroneous output voltage is produced that can add to the normal output of the thermocouple or subtract from it, depending on the temperature gradient and the location of the inhomogeneity. As a result, the thermocouple can indicate an erroneous temperature, sometimes even a negative temperature.

Experts believe this happened at the Three Mile Island nuclear power station in 1979. The accident exposed the in-core thermocouples to high radiation and heat and apparently caused inhomogeneity in the thermocouple wires. As a result, some of the thermocouples indicated erroneously high and implausible temperatures, and others reported extremely low temperatures, including some that had negative temperature readings. This problem, however, was understood quickly and did not interfere with the understanding of the accident and the efforts to recover from the accident.

An industrial RTD is usually made of thin platinum wire coiled around a support structure called a mandrel. This assembly, or sensing element, is typically 2–4 cm long, a few millimeters in diameter, and located at the sensing tip of the RTD. Extension wires are welded to the platinum element.

Vibration and mechanical and thermal shock can damage the weld, which sometimes results in failure of the RTD. A damaged weld joint can also cause erratic readings, where the RTD shows normal output for a while, then shifts drastically in one direction or the other, and later becomes normal again. This behavior occurs when the weld cracks and makes sporadic contact with the sensing element.

RTDs also fail from mechanical stress that the platinum element may experience during construction if the element is bent when secured to the mandrel. In fact, because of the stress the element may experience during construction, it’s useful to anneal the RTD after construction to relieve the stress. If the RTD is calibrated after annealing, it should yield a more stable calibration. Because of the mechanical weakness of RTDs, thermocouples are generally better for applications where vibration and mechanical or thermal shock are involved.

Imunidade ao ruído

RTDs generally have better noise immunity than thermocouples. This is because RTDs have a larger relative output than thermocouples and their output can be amplified and controlled better than thermocouples.

In terms of noise pickup, thermocouples can sometimes act like an antenna, and their output can be overwhelmed by extraneous noise. Electronic fitters can help alleviate this type of noise pickup as long as response time requirements for the thermocouple are not critical.

Tempo de resposta

Thermocouples are often thought of as having better response times than RTDs, but this isn’t always true. Generally, a bare thermocouple can have a faster response time than a bare RTD. But when used in a thermowell, the response time depends to a large extent on the air gap between the sensing tip of the sensor and the thermowell. There’s no reason to believe that thermocouples are faster than RTDs, especially if a thermowell is involved. In fact, experience has shown that thermowell-mounted thermocouples are often slower in dynamic response time than thermowell-mounted RTDs.

Precisão

Em geral, as termorresistências de Pt são mais precisas do que termopares. Entretanto, um termopar calibrado pode ser tão preciso quanto uma termorresistência. A termorresistência mantém a sua calibração por mais tempo do que os termopares e também pode ser recalibrado. Uma vez postos em uso, os termopares não podem ser recalibrados, porque eles desenvolvem inomogeneidade na sua composição ao longo do comprimento da fiação e que interfere na precisão.

TABELA 6 - Comparação entre RTDs e termopares

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TABELA 7 - Característica dos principais tipos de sensores de temperatura

Termopar RTD Termistor Sensor CI

Temperatura T e n s ã o V T Temperatura R e s is tê n c ia R T Temperatura R e s is tê n c ia R T Temperatura T e n s ã o o u c o rr e n te V ou I T Vantagens Auto-alimentação Simplicidade Robustez Baixo custo Ampla variedade de formas Ampla faixa de temperatura Alta estabilidade Alta precisão Maior linearidade do que o termopar Elevado sinal de saída Rápidez Medição em duas pontas Elevada linearidade Saída amplificada Baixo custo Desvantagens Não-linearidade Baixo nível de sinal Necessidade de referência

Baixa estabilidade Baixa sensibilidade

Alto custo relativo Resposta lenta Requer fonte de corrente de precisão Pequena variação na resistência Requer medição em quatro pontas Não-linearidade Faixa de temperatura limitada Fragilidade Requer fonte de corrente de precisão Auto-aquecimento T < 250oC Requer fonte de corrente de precisão Resposta lenta Auto-aquecimento Configurações limitadas

Referências bibliográficas

OMEGA ENGINEERING, The Temperature Handbook. Stamford, CT: Omega Engineering, 1989. Disponível on-line: http://www.omega.com.

IOPE Instrumentos de Precisão. Termometria: Conceito e Aplicação. Disponível on-line: http://www.iope.com.br/3i_introducao.htm.