Transdutor de Temperatura
Definição: Um transdutor de temperatura é um dispositivo elétrico que converte energia térmica em grandezas físicas, como deslocamento, pressão ou sinal elétrico. Sua função principal é permitir a medição automática da temperatura. O princípio fundamental por trás de um transdutor de temperatura é detectar o calor e, em seguida, converter essa informação em um formato legível para transmissão.
Características do Transdutor de Temperatura
A entrada é invariavelmente uma quantidade térmica.
Os transdutores geralmente convertem a quantidade térmica em uma grandeza alternada.
São usados para medir a temperatura e o fluxo de calor dentro dos dispositivos.
Elemento Sensor
O elemento sensor utilizado em um transdutor de temperatura deve possuir a propriedade de ter suas características alteradas em resposta às variações de temperatura. Por exemplo, em um termômetro de resistência, o metal platina serve como o elemento sensor. As principais exigências para o elemento sensor são as seguintes:
O elemento sensor de temperatura converte a temperatura em calor.
Deve haver uma mudança significativa na resistência em relação à temperatura.
O elemento sensor deve ter alta resistividade.
Tipos de Transdutores de Temperatura
Os transdutores de temperatura são principalmente classificados em dois tipos amplos:
Dispositivos Sensores de Temperatura de Contato
Neste tipo de transdutor, o elemento sensor está diretamente conectado à fonte de calor. A transferência de calor ocorre através do fenômeno de condução, que é o processo pelo qual o calor é transferido de uma substância para outra sem o movimento das próprias substâncias.
Dispositivos Sensores de Temperatura Não Contato
Aqui, o elemento sensor não entra em contato direto com a fonte de calor. Em vez disso, eles dependem do fenômeno de convecção para a transferência de calor. A convecção é o processo no qual o calor é transferido pelo movimento da substância. Os sensores de temperatura não contato podem ser subcategorizados ainda mais, com um exemplo sendo o termistor. Um termistor é um tipo de resistor cuja resistência muda com a temperatura. Sua resistência é medida passando-se uma pequena corrente contínua medida, que, por sua vez, causa uma queda de tensão na resistência.
Os termômetros de resistência são classificados em dois tipos principais:
Termômetros de Resistência com Coeficiente de Temperatura Negativo (NTC): Estes são principalmente usados para a detecção de temperatura. Como o nome sugere, a resistência de um termistor NTC diminui à medida que a temperatura aumenta. Essa característica os torna altamente eficazes na detecção precisa de mudanças de temperatura.
Termômetros de Resistência com Coeficiente de Temperatura Positivo (PTC): Os termômetros PTC são principalmente utilizados para o controle de corrente. Quando a temperatura aumenta, a resistência de um termistor PTC também aumenta. Essa propriedade permite que eles regulem o fluxo de corrente elétrica em várias aplicações.
Princípio de Funcionamento dos Termômetros de Resistência: Os metais exibem a propriedade de variar sua resistência com a temperatura. Os termômetros de resistência aproveitam esse princípio para a medição de temperatura. A platina é comumente usada como o elemento sensor em termômetros de resistência de alta precisão. Devido à relação estável e previsível de resistência-temperatura da platina, esses termômetros podem medir com precisão a temperatura ambiente. Ao medir a resistência do elemento de platina, a temperatura correspondente pode ser determinada com precisão, tornando os termômetros de resistência uma escolha confiável para uma ampla gama de aplicações de monitoramento de temperatura.
Termopares: Um termopar é um dispositivo que converte a temperatura em energia elétrica no ponto de contato. Ele opera com base no princípio de que diferentes metais possuem coeficientes de temperatura distintos. Quando dois metais dissimilares são unidos para formar uma junção, ocorre um fenômeno conhecido como efeito Seebeck. À medida que a temperatura na junção muda, uma tensão é induzida na junção. Significativamente, essa tensão induzida é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre a junção e um ponto de referência. Essa relação linear entre a tensão gerada e a temperatura permite que os termopares sejam altamente eficazes na medição precisa de temperatura. Eles são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais, científicas e domésticas, onde o monitoramento e o controle preciso de temperatura são cruciais, como em fornos, fornos e sistemas de controle de processos industriais.
Transdutor de Temperatura de Circuito Integrado: Um transdutor de temperatura de circuito integrado (CI) utiliza uma combinação de um elemento sensor de temperatura e um circuito eletrônico para medir a temperatura. Este tipo de transdutor é caracterizado por sua resposta linear, o que simplifica o processo de converter a temperatura sentida em uma saída elétrica que pode ser facilmente interpretada. No entanto, uma das desvantagens notáveis do transdutor de temperatura integrado é seu intervalo operacional relativamente estreito. Geralmente, funciona em uma faixa de temperatura de 0°C a 200°C. Este intervalo limitado restringe sua aplicabilidade em certos ambientes de alta ou baixa temperatura, onde é necessário uma cobertura de temperatura mais ampla.
Apesar dessa limitação, os transdutores de temperatura de CI são amplamente utilizados em numerosas aplicações, como eletrônicos de consumo, onde seu tamanho compacto, linearidade e interface relativamente simples os tornam a escolha preferida para o monitoramento de temperatura dentro do intervalo de temperatura especificado.
