Você sabe classificar os sensores de temperatura? Isto é importante para você minimizar os custos do seu projeto!

Eu tenho certeza que você já fez um projeto básico de medição de temperatura pelo menos para entender o funcionamento de um sensor com esta finalidade, não é verdade?
Porém, em projetos mais elaborados, você certamente pode precisar de um sensor de temperatura que te dê respostas como:

• O que está sendo medido: ar, massa ou líquido;
• Onde está sendo medido: interno ou externo;
• Faixa de temperatura medida

Visto este cenário, acho que fica claro a importância de você saber classificar os sensores de temperatura. Ao compreender os requisitos da sua aplicação, um sensor de temperatura ideal pode ser selecionado para minimizar os custos sem comprometer o desempenho, precisão ou a confiabilidade do seu projeto.

Os sensores de temperatura são divididos em 4 tipos: termopares, RTD’s (detectores de temperatura por resistência), termistores e circuitos integrados baseados em semicondutores (CI). Vamos falar um pouco sobre cada grupo? Bora lá!

– Termopares

Os termopares são os sensores de temperatura mais utilizados em aplicações industriais, automotivas e até mesmo de consumo. Este tipo de sensor é autoalimentado, pode operar numa ampla faixa de temperatura e possui tempo de resposta rápido.

Como é feita a medição de temperatura?

Os termopares são feitos unindo dois fios de metal diferentes, causando um efeito que chamamos de Seedbeck. Este efeito é um fenômeno no qual a diferença de temperatura dos dois condutores produz uma diferença de tensão, utilizada para calcular a temperatura.

Existem vários tipos de termopares feitos de uma variedade de materiais diferentes, o que permite diferentes faixas de temperatura e sensibilidades. Os modelos desses tipos de sensores são designados por letras, como por exemplo, o sensor termopar do tipo K (ele tem uma faixa de medição de -200 a 1260ºC).

– RTD ( Detector de Temperatura de resistência)

Um RTD é um resistor com características de resistência vs. temperatura bem definidas. Sua forma de medição é bem simples:  a medida que a temperatura muda, a resistência de qualquer metal também muda, e essa diferença de resistência é a base para que os sensores calculem a temperatura.

O material mais comum para a confecção de sensores RTD é a platina. Isso porque este tipo de material oferece uma resposta praticamente linear às mudanças de temperatura, tornando este tipo de sensor mais preciso e estável, além de terem uma ampla faixa de temperatura.

Você pode encontrar no mercado, versões destes sensores com dois, três ou quatro fios. A opção com dois fios é útil quando o comprimento do cabo é curto o suficiente para que a resistência não afete significativamente a precisão da medição. O de três fios adiciona uma ponta de prova RTD que transporta a corrente do sensor. O De quatro fios é a versão mais precisa, pois os condutores separados de força e detecção eliminam o efeito da resistência do fio.

– Termistores

Os termistores possuem um princípio de funcionamento semelhante ao dos RTD’s: mudanças de temperatura causam mudanças mensuráveis na resistência, e essa mudança é usada para o cálculo da temperatura. Porém, este tipo de sensor é menos preciso do que os RTD’S. Podemos dividir os termistores em: NTC e PTC.

Os termistores NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) são resistores cujo a resistência diminui com o aumento da temperatura. Eles são usados principalmente como sensores de temperatura resistivos e dispositivos de limitação de corrente. O coeficiente de sensibilidade à temperatura é cerca de cinco vezes maior do que os sensores de temperatura de silício (silistores) e cerca de dez vezes maior do que os detectores de temperatura de resistência (RTDs). Sensores NTC são normalmente usados para medir uma faixa de −55 ° C a 200 ° C e, geralmente são feitos de cerâmica ou polímeros.

Comparados aos RTD’s, os termistores NTC’s têm um tamanho menor, resposta mais rápida, maior resistência a choques e vibrações, além de terem menor custo em relação aos RTD’s. Comparados aos termopares, os NTC’s fornecem maior sensibilidade, estabilidade e precisão quando medem baixas temperaturas.

Já os termistores PTC (Coeficiente Positivo de Temperatura), são resistores cujo a resistência aumenta com o aumento da temperatura. Geralmente feitos de materiais cerâmicos policristalinos que são altamente resistivos em seu estado original e são feitos semicondutores pela adição de dopantes.

Os termistores PTC são divididos em dois grupos, levando em consideração os materiais utilizados, estrutura e o processo de fabricação. O primeiro grupo de termistores PTC é composto de silistores: usam silício como material semicondutor. O segundo grupo do termistor PTC são os sensores do tipo chaveador. Quando um termistor deste tipo é aquecido, a resistência começa a diminuir no início, até que uma determinada temperatura crítica seja atingida. À medida que a temperatura aumenta ainda mais acima desse valor crítico, a resistência aumenta dramaticamente. Os termistores do tipo chaveador são utilizados em aquecedores PTC, sensores etc.

– CIs baseados em semicondutores

Os sensores baseados em semicondutores são classificados em dois tipos: sensor de temperatura local e sensor de temperatura digital remoto. Sensores de temperatura locais medem sua própria temperatura de matriz usando as propriedades físicas de um transistor. Sensores de temperatura digitais remotos medem a temperatura de um transistor externo.

Os sensores de temperatura locais detectam a temperatura nas placas de circuito impresso ou no ar ambiente ao seu redor e podem usar saídas analógicas ou digitais para leitura do sensor.

Os sensores de temperatura digitais remotos funcionam como sensores de temperatura locais, usando as propriedades físicas de um transistor. A diferença é que o transistor está localizado longe do chip do sensor.

Concluído, termopares, RTDs, termistores e CIs baseados em semicondutores são os principais tipos de sensores de temperatura do mercado atualmente. Os termopares são baratos, duráveis e podem medir uma faixa ampla de temperaturas. Os RTDs oferecem uma variação de medições de temperatura (embora menores que os termopares) e fornecem medições precisas, porém são mais lentas comparadas aos termopares. Os termistores são duráveis e pequenos, mas são menos precisos do que os RTD’s e requerem mais correções de dados para interpretar a temperatura. Os CIs baseados em semicondutores são flexíveis para implantação e podem vir em encapsulamentos extremamente pequenos, mas têm uma faixa de temperatura limitada.

Mediante a todas essas informações, eu quero saber de você: qual Sensor de Temperatura você usa em seus projetos? Me conta aí nos comentários!