Informações sobre Sensores de Temperatura

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09/07/2018

Por Leonardo Leite

Projetado para uso em aplicações sanitárias ou higiênicas Clean-in-Place nas indústrias de alimentos, laticínios, bebidas e bio-farmacêutica. Os sensores de temperatura são dispositivos de medição que determinam a temperatura detectando uma característica física correspondente, como resistência elétrica, campo eletromagnético (EMF) ou radiação térmica. A maneira como um sensor de temperatura funciona depende da propriedade física que é medida. Opções de sensor incluem:

- Termopares

- Detectores de temperatura de resistência (RTDs)

- Termistores

- Interruptores bimetálicos

- Sensores de temperatura infravermelhos sem contato

Tipos

Existem cinco tipos comuns de instrumentos de temperatura. Cada um tem vantagens e desvantagens.

Termopares

Os termopares são precisos, altamente sensíveis a pequenas mudanças de temperatura e respondem rapidamente a mudanças no ambiente. Eles consistem de um par de fios de metal dissimilares unidos em uma extremidade. O par de metal gera uma rede de tensão termoelétrica entre sua abertura e de acordo com o tamanho da diferença de temperatura entre as extremidades. Uma leitura de temperatura é feita calibrando o dispositivo com temperaturas conhecidas, colocando uma das junções de metal no gelo (ou algo mais de uma temperatura conhecida) e a outra no objeto cuja temperatura precisa ser identificada. A tensão exibida é lida usando a fórmula de calibração e a temperatura do objeto pode ser calculada.

As vantagens dos termopares incluem sua alta precisão e operação confiável em uma faixa extremamente ampla de temperaturas. Eles também são adequados para fazer medições automatizadas de baixo custo e duráveis.

Desvantagens incluem erros causados ​​por seu uso durante um longo período de tempo, e que duas temperaturas são necessárias para fazer medições. Materiais termopar também estão sujeitos à corrosão, o que pode afetar a tensão termoelétrica

Sensores de temperatura termopar são divididos em vários tipos e incluem dispositivos feitos de Chromel e Constantan (tipo E), ferro e Constantan (tipo J), Chromel e Alumel (tipo K) e cobre e Constantan (tipo T). Chromel, Alumel e Constantan são marcas registradas da Hoskin Manufacturing Company. Os termopares de metal Nobel também estão disponíveis em alguns fornecedores de sensores de temperatura. Cada tipo opera dentro de um intervalo de temperatura especificado.

 

RTDs

Os detectores de temperatura de resistência (RTDs) são enrolamentos de fio que exibem mudanças na resistência com mudanças na temperatura. Quanto mais quentes eles se tornam, maior o valor de sua resistência elétrica. A platina é o material mais comumente usado porque é quase linear em uma ampla faixa de temperaturas, é muito preciso e tem um tempo de resposta rápido. Os RTDs também podem ser feitos de cobre ou níquel, mas esses materiais têm faixas restritas e problemas com a oxidação. Os elementos de RTD são geralmente fios longos, semelhantes a molas, cercados por um isolador e colocados em uma bainha de metal.

As vantagens dos RTDs incluem sua saída estável por longos períodos de tempo. Eles também são fáceis de calibrar e fornecem leituras muito precisas.

As desvantagens incluem uma faixa de temperatura geral menor, custo inicial mais alto e um design menos robusto.

 

Termistores

Os termistores são extremamente sensíveis, mas possuem uma faixa de temperatura limitada. Um termistor é um dispositivo semicondutor com uma resistência elétrica proporcional à temperatura. Existem dois tipos de termistores: coeficiente de temperatura negativo (NTC), onde a resistência cai de forma não linear com o aumento da temperatura; e coeficiente de temperatura positivo (PTC), onde a resistência aumenta à medida que a temperatura aumenta. Há várias vantagens e desvantagens em usar um termômetro termistor NTC.

As vantagens dos termistores incluem seu pequeno tamanho e alto grau de estabilidade. Os NTCs também são duradouros e muito precisos.

As desvantagens incluem sua não linearidade e inadequação para uso em temperaturas extremas.

 

Interruptores Bimetálicos

Os interruptores bimetálicos usam uma mola bimetálica como seu elemento sensor de temperatura. Esta mola helicoidal é feita de dois tipos diferentes de metais que são presos juntos. Estes metais podem incluir cobre, aço ou latão, desde que um tenha baixa sensibilidade ao calor, enquanto o outro metal tenha alta sensibilidade ao calor. Sempre que a tira soldada é aquecida, os dois metais mudam de comprimento com base em suas taxas individuais de expansão térmica. Uma vez que os dois metais se expandem para diferentes comprimentos, a tira bimetálica é forçada a dobrar ou ondular para o lado com um coeficiente de expansão térmica inferior. O movimento da tira é usado para desviar um ponteiro sobre uma escala calibrada, que então indica a temperatura para o usuário.

As vantagens dos interruptores bimetálicos incluem seu baixo custo e tenacidade. eles também são fáceis de usar e instalar, e precisos em uma ampla faixa de temperaturas

As desvantagens incluem que somente os tipos de indicação estão disponíveis, a possibilidade de mudança de calibração devido ao uso ou ao ambiente, e que os interruptores bimetálicos não são tão precisos quanto os termômetros de haste de vidro.

 

Sensores de temperatura por infravermelho sem contato

Sensores infravermelhos de temperatura sem contato absorvem radiação infravermelha (IR) emitida por uma superfície aquecida. Eles são usados ​​em uma variedade de aplicações onde a medição direta de temperatura não é possível. Com os sensores de temperatura infravermelhos sem contato, a luz de entrada é convertida em um sinal elétrico que corresponde a uma temperatura específica.

As vantagens dos sensores de temperatura infravermelhos sem contato incluem a separação da fonte sendo medida, a pontaria a laser e a facilidade de uso.

As desvantagens é que incluem maior custo e a necessidade de energia elétrica.

 

Especificações

Os compradores devem considerar estas especificações do produto ao selecionar sensores de temperatura

A faixa de medição de temperatura inclui a temperatura mínima e máxima que pode ser observada.

Precisão refere-se a como exatamente a temperatura do sensor térmico corresponde à temperatura do ambiente medido.

A estabilidade inclui os ambientes operacionais ideais do sensor, durabilidade e expectativa de vida.

O estilo de terminação se refere a como o usuário sabe quando a leitura é concluída. As opções incluem alarmes, leituras programadas ou um conjunto de interruptores para uma temperatura específica.

Unidades Combinadas

Os fornecedores de sensores de temperatura podem oferecer kits de sensor de temperatura e unidades de combinação de sensor de nível de líquido de temperatura.

 Os kits de sensores de temperatura incluem um termopar ou RTD com uma sonda de temperatura de aço inoxidável que pode ser conectada a um controlador ou indicador programável.

 As unidades de combinação de temperatura e sensor de nível de líquido são projetadas para uso com chaves de nível de líquido. Esses sensores de temperatura podem incorporar tecnologia RTD ou termopar.

Fonte: https://www.globalspec.com/learnmore/sensors_transducers_detectors/temperature_sensing/temperature_sensors