A temperatura é um dos parâmetros físicos mais importantes. É importante medi-lo e controlá-lo tanto na vida quotidiana como na produção. Há muitos dispositivos especiais disponíveis para este fim. O termómetro de resistência é um dos instrumentos mais comuns utilizados extensivamente na ciência e na indústria. Hoje vamos explicar o que é um termómetro de resistência, as suas vantagens e desvantagens, e compreender os diferentes modelos.
Conteúdos
Campo de aplicação
Um termómetro de resistência - Um termómetro de resistência é um dispositivo para medir a temperatura de meios sólidos, líquidos e gasosos. É também utilizado para medir a temperatura de sólidos a granel.
O seu termómetro de resistência de lugar encontrado na produção de gás e petróleo, metalurgia, energia, serviços públicos e muitas outras indústrias.
IMPORTANTE! Os termómetros de resistência podem ser utilizados tanto em meios neutros como agressivos. Isto contribui para a utilização generalizada do instrumento na indústria química.
Por favor note! Para a medição da temperatura na indústria são também utilizados termopares, leia mais sobre eles em no nosso artigo sobre termopares.
Tipos de sensores e suas especificações
A medição da temperatura com um termómetro de resistência é realizada com um ou mais elementos sensores de resistência e ligação fiosEstes estão encapsulados numa caixa de protecção.
Os IDT são classificados de acordo com o tipo de elemento sensor.
Termómetro de resistência metálica de acordo com GOST 6651-2009
De acordo com GOST 6651-2009 Existe um grupo de termómetros de resistência metálica, ou seja, TS, cujo elemento sensível é uma pequena resistência feita de fio metálico ou filme.
Medidores de temperatura de platina
As IDT de platina são consideradas as mais comuns dos outros tipos, pelo que são frequentemente instaladas para monitorizar parâmetros importantes. O intervalo de medição da temperatura é -200 °C a 650 °C. A curva característica é próxima de uma função linear. Um dos tipos mais comuns é Pt100 (Pt é platina, 100 significa 100 ohms a 0 °C.).
IMPORTANTE! A principal desvantagem deste dispositivo é o elevado custo devido à utilização de metal precioso na composição.
Termómetros de resistência ao níquel
Os termómetros de resistência ao níquel quase nunca são utilizados na produção devido à sua estreita gama de temperaturas (de -60 °C a 180 °C) e a complexidade do funcionamento, contudo, é de notar que têm o coeficiente de temperatura mais elevado de 0,00617 °С-1.
Estes sensores eram anteriormente utilizados na construção naval, mas foram agora substituídos por sensores de temperatura de platina nesta indústria.
Sensores de Cobre (MTC)
Os sensores de cobre parecem ter um alcance de detecção ainda mais estreito do que os sensores de níquel (apenas de -50 °C a 170 °C), mas são no entanto o tipo de sensor mais popular.
O segredo é o baixo custo de propriedade. Os elementos sensores de cobre são simples e despretensiosos de utilizar, e são excelentes para medir baixas temperaturas ou parâmetros relacionados, tais como a temperatura do ar da oficina.
No entanto, a vida útil de um dispositivo deste tipo é curta e o custo médio de um sensor de temperatura de cobre não é muito baixo (cerca de 1 mil rublos).
Resistências térmicas
Os termoresistores são termómetros de resistência, cujo elemento sensível é feito de um semicondutor. Pode ser um óxido, um halogeneto ou outra substância com propriedades anfotéricas.
A vantagem deste dispositivo não é apenas o seu elevado coeficiente de temperatura, mas também a possibilidade de moldar o futuro produto em qualquer forma (de tubos finos a vários microns de comprimento). Tipicamente os termistores são concebidos para medir temperaturas entre -100 °C e +200 °C..
É feita uma distinção entre dois tipos de termistores:
- Termistores - têm um coeficiente de resistência de temperatura negativa, ou seja, quando a temperatura sobe, a resistência diminui;
- posistores - têm um coeficiente de resistência de temperatura positiva, ou seja, com o aumento da temperatura, a resistência também aumenta.
Tabelas de calibração para termómetros de resistência
As tabelas de graduação são uma grelha sumária a partir da qual se pode facilmente determinar a que temperatura um termómetro terá uma certa resistência. Tais tabelas ajudam o técnico de instrumentação a estimar o valor da temperatura medida a partir de um determinado valor de resistência.
Dentro deste quadro existem designações especiais de IDT. Pode vê-los na linha superior. O número indica o valor de resistência do sensor a 0°C e a letra do metal de que é feito.
É utilizada a designação metálica:
- P ou Pt - platina
- М - cobre;
- N - níquel.
Por exemplo, 50M é um TC de cobre, com uma resistência de 50 ohms a 0 °C.
Abaixo encontra-se um fragmento da tabela de graduação do termómetro.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Classe de Tolerância
A classe de tolerância não deve ser confundida com a classe de precisão. Com um termómetro não medimos directamente e vemos o resultado da medição, mas transmitimos o valor de resistência correspondente à temperatura real para as barreiras ou instrumentos secundários. É por esta razão que foi introduzido um novo termo.
A classe de tolerância é a diferença entre a temperatura corporal real e a temperatura medida.
Existem 4 classes de precisão de TC (Classes de exactidão desde as mais exactas até às mais incertas):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Aqui está um extracto da tabela de classes de tolerância, a versão completa pode ser encontrada em GOST 6651-2009.
| Classe de exactidão | Tolerância, °C | Gama de temperaturas, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Cobre TS | Platina TS | Níquel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C a +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °C a +120 °C | 100 °C a +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °C a +200 °C | -195 °C a +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C a +200 °C | -195 °C a +650 °C | -60 °C a +180 °C |
diagrama de cablagem
Para descobrir o valor de resistência, este deve ser medido. Isto pode ser feito através da sua incorporação num circuito de medição. Em geral, são utilizados 3 circuitos diferentes, cada um deles diferente pelo número de fios e pela precisão de medição alcançada:
- Circuito de 2 fios. Contém o número mínimo de fios e é, portanto, a opção mais barata. No entanto, a opção por este circuito não conseguirá uma precisão óptima - a resistência do termómetro será adicionada à resistência dos fios utilizados, o que introduzirá um erro que depende do comprimento dos fios. Na indústria, tal esquema é raramente utilizado. Só é utilizada para medições onde a precisão não é importante e a sonda está localizada nas proximidades do transdutor secundário. Circuito de 2 fios mostrado na imagem da esquerda.
- Circuito de 3 fios. Em contraste com a versão anterior, é aqui adicionado um fio extra, curto-circuitado a um dos outros dois fios de medição. O seu principal objectivo é é poder obter a resistência dos fios ligados e subtrair este valor (compensar) a partir do valor medido do sensor. O dispositivo secundário, além da medição básica, mede adicionalmente a resistência entre os fios fechados, obtendo assim o valor da resistência dos fios de ligação do sensor à barreira ou dispositivo secundário. Uma vez que os fios estão fechados, este valor deve ser zero, mas de facto, devido ao longo comprimento dos fios, este valor pode atingir vários ohms. Este erro é então subtraído do valor medido, obtendo-se uma leitura mais precisa através da compensação da resistência dos fios. Esta ligação é utilizada na maioria dos casos, uma vez que é um compromisso entre a precisão necessária e um preço aceitável. Circuito de 3 fios é mostrado no desenho central.
- Circuito de 4 fios. O objectivo é o mesmo do circuito de 3 fios, mas a compensação de erros é dada a ambos os fios de medição. Num circuito de três fios, assume-se que o valor da resistência de ambos os cabos de teste é o mesmo, mas o valor real pode diferir ligeiramente. Adicionando outro quarto condutor num circuito de quatro fios (curto-circuitado até ao segundo cabo de medição), é possível obter o seu valor de resistência separadamente e compensar quase completamente toda a resistência dos fios. No entanto, este circuito é mais caro, uma vez que é necessário um quarto condutor, pelo que deve ser utilizado em empresas com fundos suficientes ou para aplicações de medição onde é necessária uma maior precisão. O diagrama de ligação a 4 fios pode ver na imagem correcta.
Por favor note! O Pt1000 já tem uma resistência de 1000 ohms a zero graus. Estes podem ser vistos, por exemplo, num tubo de vapor, onde a temperatura medida é de 100-160 °C, o que corresponde a aproximadamente 1400-1600 ohms. A resistência dos fios, dependendo do seu comprimento, é de aproximadamente 3-4 Ω, ou seja, quase não têm influência no erro e não vale muito a pena utilizar uma ligação de três ou quatro fios.
Vantagens e desvantagens dos termómetros de resistência
Como qualquer dispositivo, a utilização de termómetros de resistência tem uma série de vantagens e desvantagens. Vejamo-los.
Vantagens:
- Característica praticamente linear;
- as medidas são bastante exactas (inexactidão máx. 1 °C.);
- alguns modelos são baratos e fáceis de usar;
- permutabilidade de dispositivos;
- estabilidade de funcionamento.
desvantagens:
- pequena gama de medição;
- limite de temperatura bastante baixo;
- A necessidade de utilizar diagramas de cablagem especiais para uma maior precisão, o que aumenta os custos de implementação.
O termómetro de resistência é um dispositivo comum em quase todos os ramos da indústria. É fácil medir temperaturas baixas sem ter de se preocupar com a exactidão das leituras. O termómetro não é particularmente durável, mas o preço razoável e a fácil substituição do sensor compensam esta pequena desvantagem.
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