Transductores de temperatura: Qué son? (Tipos e exemplos)

Que é un Transductor de Temperatura?

Un Transductor de Temperatura é un dispositivo que converte a cantidade térmica en calquera cantidade física como a enerxía mecánica, a presión e as señais eléctricas, etc. Por exemplo, nun termopar a diferenza de potencial eléctrico prodúcese debido á diferenza de temperatura entre os seus terminais. Polo tanto, o termopar é un transductor de temperatura.

Principais Características dos Transductores de Temperatura

• A entrada para eles son sempre cantidades térmicas

• Xeralmente convértense a cantidade térmica en cantidade eléctrica

• Usúase habitualmente para a medida da temperatura e do fluxo de calor

Esquema Básico dos Transductores de Temperatura

O esquema básico dos transductores de temperatura dáse abaixo nos seguintes pasos
Elemento Sensor.

O elemento sensor nos transductores de temperatura é o elemento cuxas propiedades cambian coa variación da temperatura. A medida que a temperatura cambia, ocorre unha correspondente variación en certa propiedade do elemento.

Exemplo – No Detector de Temperatura por Resistencia (RTD) o elemento sensor é o metal Platino.

Condicións Deseables para Escollelo o Elemento Sensor son:

• O cambio por unidade de resistencia do material por unidade de cambio na temperatura debe ser grande

• O material debe ter unha alta resistividad para que se use un volume mínimo de material na súa construción

• O material debe ter unha relación continua e estable coa temperatura

• Elemento de Transdución
  É o elemento que transforma a saída do elemento sensor en cantidade eléctrica. O cambio na propiedade do elemento sensor actúa como a saída para este. Mede o cambio na propiedade do elemento sensor. A saída do elemento de transdución entón calíbrase para dar unha saída que representa o cambio na cantidade térmica.

Exemplo- No termopar a diferenza de potencial producida entre os dous terminais mídese con un voltímetro e a magnitude da tensión producida despois da calibración dá idea do cambio na temperatura.

Tipo de Transductores de Temperatura

Tipo de Sensores de Temperatura de Contacto

Nestes o elemento sensor está en contacto directo coa fonte térmica. Usan a conducción para a transferencia de enerxía térmica.

Tipo de Sensores de Temperatura Non-Contacto

Nun sensor de temperatura non-contacto, o elemento non está en contacto directo coa fonte térmica (análogo a un probador de voltaxe non-contacto ou lapicero de voltaxe). Os sensores de temperatura non-contacto usan o principio da convección para o fluxo de calor. Varios transductores de temperatura xeralmente utilizados descríbense a continuación:

Termistor

A palabra termistor pode denominarse como Resistor Térmico. Como indica o nome, é un dispositivo cuxa resistencia cambia co cambio da temperatura. Debido á súa alta sensibilidade, usanse amplamente para as medidas da temperatura. Xeralmente chámanselles os transductores de temperatura ideais. Os termistores están xeralmente compostos por unha mezcla de óxidos metálicos.

Propiedades dos Termistores

• Temos Coeficiente Térmico Negativo, isto é, a resistencia do termistor diminúe co aumento da temperatura

• Están feitos de materiais semiconductores

• Son máis sensibles que os RTD (Termómetros de Resistencia) e os Termopares

• A súa resistencia está entre 0,5Ω e 0,75 MΩ

• Geralmente úsanse en aplicacións onde o rango de medida da temperatura é de -60°C a 15°C.

Termómetros de Resistencia

Outro tipo de transductor de temperatura é o Detector de Temperatura por Resistencia ou RTD. Os RTD son sensores de temperatura de precisión feitos de metais conductores de alta pureza como platino, cobre ou níquel enrolados nunha bobina cuxa resistencia eléctrica cambia co cambio de temperatura, similar ao do termistor.

A súa resistencia cambia segundo a seguinte relación,

R = Resistencia do elemento a unha temperatura dada
α = Coeficiente térmico do elemento
Ro = Resistencia do elemento a 0°C

Principais Características dos RTD’s

• Son moi sensibles e baratos comparados cos termistores e termopares

• Poden medir a temperatura desde -182,96°C a 630,74°C

Termopares

Os termopares son transductores de temperatura que basicamente consisten en dúas xunturas de metais dissímiles, como o cobre e o constantan que están soldadas. Unha xuntura mantense a unha temperatura constante chamada a xuntura de referencia (fría), mentres que a outra a xuntura de medida (calorosa). Cando as dúas xunturas están a temperaturas diferentes, desenvólvese unha tensión a través da xuntura que se usa para medir a temperatura.

Principio do Termopar

Cando as xunturas de dous metais como o cobre e o constantan están conectadas xuntas, produce-se unha diferenza de potencial entre eles. Este fenómeno chámase o efeito Seebeck xa que se xera un gradiente de temperatura ao longo dos fios conductores producindo unha f.e.m. Entón a tensión de saída dun termopar é unha función dos cambios de temperatura.

Propina