A temperatura é um dos principais parâmetros físicos. É importante medi-lo e controlá-lo tanto na vida cotidiana quanto na produção. Existem muitos dispositivos especiais para isso. O termômetro de resistência é um dos instrumentos mais comuns usados ativamente na ciência e na indústria. Hoje vamos te contar o que é um termômetro de resistência, suas vantagens e desvantagens, e também entender os diversos modelos.
Contente
Area de aplicação
Termômetro de resistência é um dispositivo projetado para medir a temperatura de meios sólidos, líquidos e gasosos. Também é usado para medir a temperatura de sólidos a granel.
O termômetro de resistência encontrou seu lugar na produção de gás e petróleo, metalurgia, energia, habitação e serviços comunitários e muitas outras indústrias.
IMPORTANTE! Termômetros de resistência podem ser usados em ambientes neutros e agressivos. Isso contribui para a disseminação do dispositivo na indústria química.
Observação! Os termopares também são usados na indústria para medir temperaturas, saiba mais sobre eles em nosso artigo sobre termopares.
Tipos de sensores e suas características
A medição de temperatura com um termômetro de resistência é realizada usando um ou mais elementos sensores de resistência e conectando fios, que estão bem escondidos em um estojo protetor.
A classificação do veículo ocorre precisamente de acordo com o tipo do elemento sensível.
Termômetro de resistência de metal de acordo com GOST 6651-2009
De acordo com GOST 6651-2009 eles distinguem um grupo de termômetros de resistência de metal, ou seja, TS, cujo elemento sensível é um pequeno resistor feito de fio ou filme metálico.
Medidores de temperatura de platina
Os TS Platinum são considerados os mais comuns entre outros tipos, por isso são frequentemente instalados para controlar parâmetros importantes. A faixa de medição de temperatura está de -200 °С a 650 °С. A característica está próxima de uma função linear. Um dos tipos mais comuns é Pt100 (Pt - platina, 100 - significa 100 ohms a 0 ° C).
IMPORTANTE! A principal desvantagem deste dispositivo é o alto custo devido ao uso de metal precioso na composição.
Termômetros de resistência de níquel
O níquel TS quase nunca é usado na produção devido à estreita faixa de temperatura (de -60 °С a 180 °С) e dificuldades operacionais, no entanto, deve-se notar que eles possuem o maior coeficiente de temperatura 0,00617°C-1.
Anteriormente, tais sensores eram usados na construção naval, no entanto, agora nesta indústria eles foram substituídos por veículos de platina.
Sensores de cobre (TCM)
Parece que a faixa de uso dos sensores de cobre é ainda mais estreita do que a dos de níquel (apenas de -50 °С a 170 °С), mas, no entanto, são o tipo de veículo mais popular.
O segredo está no baixo custo do aparelho. Os elementos sensores de cobre são simples e despretensiosos no uso, e também são excelentes para medir baixas temperaturas ou parâmetros relacionados, como a temperatura do ar na oficina.
A vida útil de tal dispositivo é curta, no entanto, e o custo médio de um TS de cobre não é muito caro (cerca de 1 mil rublos).
Termistores
Termistores são termômetros de resistência cujo elemento sensor é feito de um semicondutor. Pode ser um óxido, um haleto ou outras substâncias com propriedades anfotéricas.
A vantagem deste dispositivo não é apenas um alto coeficiente de temperatura, mas também a capacidade de dar qualquer forma ao futuro produto (de um tubo fino para um dispositivo de alguns mícrons de comprimento). Como regra, os termistores são projetados para medir a temperatura de -100 °С a +200 °С.
Existem dois tipos de termistores:
- termistores - têm um coeficiente de resistência de temperatura negativo, ou seja, com o aumento da temperatura, a resistência diminui;
- postes - possuem um coeficiente de resistência de temperatura positivo, ou seja, à medida que a temperatura aumenta, a resistência também aumenta.
Tabelas de calibração para termômetros de resistência
As tabelas de graduação são uma grade de resumo pela qual você pode determinar facilmente a que temperatura o termômetro terá uma certa resistência. Tais tabelas ajudam os instrumentadores a avaliar o valor da temperatura medida de acordo com um determinado valor de resistência.
Dentro desta tabela, existem designações especiais de veículos. Você pode vê-los na linha superior. O número significa o valor da resistência do sensor a 0°C, e a letra é o metal de que é feito.
Para designar metal, use:
- P ou Pt - platina;
- M - cobre;
- N - Níquel.
Por exemplo, 50M é um RTD de cobre, com resistência de 50 ohms a 0°C.
Abaixo está um fragmento da tabela de calibração dos termômetros.
| 50M (ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50°C | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0°C | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50°C | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °C | 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 o conceito de classe de precisão. Com a ajuda de um termômetro, não medimos diretamente e vemos o resultado da medição, mas transferimos o valor da resistência correspondente à temperatura real para as barreiras ou dispositivos secundários. É por isso que um novo conceito foi introduzido.
A classe de tolerância é a diferença entre a temperatura corporal real e a temperatura que foi obtida durante a medição.
Existem 4 classes de precisão TS (desde os mais precisos até os dispositivos com maior erro):
- AA;
- MAS;
- B;
- A PARTIR DE.
Aqui está um fragmento da tabela de classes de tolerância, você pode ver a versão completa em GOST 6651-2009.
| Classe de precisão | Tolerância, °С | Faixa de temperatura, °С | ||
|---|---|---|---|---|
| TS de cobre | TS de platina | Níquel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | de -50 °С a +250 °С | - |
| MAS | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °С a +120 °С | de -100 °С a +450 °С | - |
| NO | ±(0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °С a +200 °С | de -195 °С a +650 °С | - |
| A PARTIR DE | ±(0,6 + 0,01 |t|) | de -180 °С a +200 °С | de -195 °С a +650 °С | -60 °С a +180 °С |
Diagrama de ligação
Para descobrir o valor da resistência, ela deve ser medida. Isso pode ser feito incluindo-o no circuito de medição. Para isso, são utilizados 3 tipos de circuitos, que diferem no número de fios e na precisão de medição alcançada:
- circuito de 2 fios. Ele contém um número mínimo de fios, o que significa que é a opção mais barata. No entanto, ao escolher esse esquema, não será possível obter a precisão ideal da medição - a resistência dos fios usados será adicionada à resistência do termômetro, o que introduzirá um erro dependendo do comprimento dos fios. Na indústria, esse esquema raramente é usado. Ele é usado apenas para medições em que a precisão especial não é importante e o sensor está localizado próximo ao conversor secundário. 2 fios mostrado na imagem à esquerda.
- circuito de 3 fios. Ao contrário da versão anterior, um fio adicional é adicionado aqui, logo conectado a um dos outros dois de medição. Seu principal objetivo é a capacidade de obter a resistência dos fios conectados e subtraia este valor (compensar) do valor medido do sensor. O dispositivo secundário, além da medição principal, mede adicionalmente a resistência entre os fios fechados, obtendo assim o valor da resistência dos fios de conexão do sensor à barreira ou secundário. Como os fios são fechados, esse valor deve ser zero, mas na verdade, devido ao grande comprimento dos fios, esse valor pode chegar a vários ohms.Além disso, esse erro é subtraído do valor medido, obtendo-se leituras mais precisas, devido à compensação da resistência dos fios. Essa conexão é usada na maioria dos casos, pois é um compromisso entre a precisão necessária e um preço aceitável. 3 fios representado na figura central.
- circuito de 4 fios. O objetivo é o mesmo ao usar o circuito de três fios, mas a compensação de erro está em ambos os cabos de teste. Em um circuito de três fios, o valor da resistência de ambas as pontas de prova é considerado o mesmo valor, mas na verdade pode ser um pouco diferente. Adicionando outro quarto fio em um circuito de quatro fios (em curto com a segunda ponta de prova), é possível obter separadamente seu valor de resistência e compensar quase completamente toda a resistência dos fios. No entanto, este circuito é mais caro, pois é necessário um quarto condutor e, portanto, é implementado em empresas com financiamento suficiente ou na medição de parâmetros onde é necessária maior precisão. Esquema de conexão de 4 fios você pode ver na imagem à direita.
Observação! Para um sensor Pt1000, já em zero grau, a resistência é de 1000 ohms. Você pode vê-los, por exemplo, em um tubo de vapor, onde a temperatura medida é de 100-160 ° C, o que corresponde a cerca de 1400-1600 ohms. A resistência dos fios, dependendo do comprimento, é de aproximadamente 3-4 ohms, ou seja, eles praticamente não afetam o erro e não há muito sentido em usar um esquema de conexão de três ou quatro fios.
Vantagens e desvantagens dos termômetros de resistência
Como qualquer instrumento, o uso de termômetros de resistência apresenta uma série de vantagens e desvantagens. Vamos considerá-los.
Vantagens:
- característica quase linear;
- as medidas são bastante precisas (erro não superior a 1°С);
- alguns modelos são baratos e fáceis de usar;
- intercambialidade de dispositivos;
- estabilidade de trabalho.
Imperfeições:
- pequena faixa de medição;
- temperatura limite bastante baixa das medições;
- a necessidade de usar esquemas de conexão especiais para maior precisão, o que aumenta o custo de implementação.
Um termômetro de resistência é um dispositivo comum em quase todas as indústrias. É conveniente medir baixas temperaturas com este dispositivo sem medo da precisão dos dados obtidos. O termômetro não é muito durável, porém, o preço razoável e a facilidade de substituição do sensor cobrem essa pequena desvantagem.
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