notícias da empresa sobre Sensor de temperatura: algo que você precisa saber

Um sensor de temperatura é um dispositivo que converte sinais de temperatura em sinais elétricos mensuráveis (como tensão, corrente, resistência ou sinais digitais) e é amplamente utilizado em automação industrial, eletrônicos de consumo, equipamentos médicos, eletrônicos automotivos, monitoramento ambiental e outros campos.

1. Classificação

Os sensores de temperatura podem ser classificados com base nos métodos de medição e princípios de funcionamento:

1.1 Classificação por Método de Medição

Sensores de temperatura do tipo contato

O sensor entra em contato direto com o objeto medido e mede a temperatura por meio da condução de calor. A vantagem é a alta precisão de medição, adequada para medição de temperatura de líquidos e sólidos, mas a velocidade de resposta é relativamente lenta e pode ser afetada pelo ambiente. Aplicações típicas incluem termopares, RTD (termorresistências) e termistores.

Sensor de temperatura sem contato

Mede a temperatura detectando a radiação infravermelha emitida por um objeto, sem contato físico. A vantagem é que possui um tempo de resposta rápido e não interfere no objeto a ser medido. No entanto, a precisão da medição é afetada pela emissividade da superfície do objeto. Aplicações típicas incluem termômetros infravermelhos e câmeras termográficas.

1.2 Classificação por Princípio de Funcionamento

(1) Termopar

Um termopar é baseado no efeito Seebeck, onde um potencial elétrico é gerado na junção de dois metais diferentes devido à diferença de temperatura.

- Ampla faixa de medição (-200°C ~ 2300°C), adequado para ambientes de temperatura extrema.

- Tempo de resposta rápido (nível de milissegundos), resistente a altas temperaturas e à prova de vibrações.

- No entanto, a precisão é relativamente baixa (±1°C ~ ±5°C), e a compensação da junção fria é necessária.

Tipos comuns

- Termopar tipo K (níquel-cromo - níquel-silício): O mais comumente usado, adequado para -200°C a 1260°C.

- Termopar tipo J (ferro - cobre-níquel): Adequado para ambientes redutores, 0°C a 760°C.

- Termopar tipo T (cobre - cobre-níquel): Adequado para medições de baixa temperatura, -200°C a 350°C.

- Termopar tipo S/R (platina-ródio - platina): Usado para medições de alta temperatura (0°C a 1600°C), alta precisão, mas alto custo.

(2) Termorresistência (RTD, Detector de Temperatura por Resistência)

O RTD mede utilizando a característica de que a resistência dos metais (como platina, cobre e níquel) muda com a temperatura.

Características

- Alta precisão (±0.1°C ~ ±0.5°C), boa estabilidade, adequado para monitoramento de longo prazo.

- Ampla faixa de medição (-200°C ~ 850°C).

- No entanto, a resposta é relativamente lenta (nível de segundos), cara e requer uma fonte de corrente constante para acionamento.

Tipos comuns

- PT100 (resistor de platina, 100Ω a 0°C): Padrão industrial, boa linearidade.

- PT1000 (resistor de platina, 1000Ω a 0°C): Maior sensibilidade, adequado para transmissão de longa distância.

- Cu50 (resistor de cobre, 50Ω a 0°C): Custo mais baixo, mas faixa de temperatura mais estreita.

(3) Termistores

Os termistores são dispositivos semicondutores cuja resistência muda significativamente com a temperatura e são classificados como NTC (coeficiente de temperatura negativo) e PTC (coeficiente de temperatura positivo).

Termistores NTC

A resistência diminui à medida que a temperatura aumenta, com alta sensibilidade (±0.05°C).

- No entanto, eles têm forte não linearidade e exigem tabelas de consulta ou a equação de Steinhart-Hart para conversão.

Aplicações típicas: Termômetros eletrônicos, monitoramento da temperatura da bateria de lítio.

Termistores PTC

A resistência aumenta acentuadamente em uma temperatura específica e são frequentemente usados para proteção contra sobretemperatura.

Aplicações típicas: Proteção contra superaquecimento do motor, fusível de autorrecuperação.

(4) Sensor de Temperatura Digital

O sensor de temperatura digital integra um ADC e interfaces digitais (como I2C, SPI, 1-Wire), emitindo diretamente sinais digitais sem a necessidade de circuitos de condicionamento de sinal adicionais.

Características

- Forte capacidade anti-interferência, adequado para sistemas embarcados.

- Nenhuma calibração necessária, fácil de usar.

(5) Sensor de Temperatura Infravermelho (Termômetro IR)

O sensor infravermelho mede a temperatura detectando a radiação infravermelha emitida por objetos (com um comprimento de onda de 3 a 14 µm).

Características

- Medição sem contato, com resposta extremamente rápida (na faixa de milissegundos).

- No entanto, a precisão da medição é afetada pela emissividade da superfície do objeto (como metais que exigem compensação).

Aplicações Típicas

- Pistolas de medição de temperatura corporal (como MLX90614).

- Termografia de equipamentos industriais (como câmeras termográficas FLIR).

Parâmetros de Desempenho Chave dos Sensores de Temperatura

- Faixa de Medição: A faixa de temperatura dentro da qual o sensor pode operar normalmente, como termopares podem atingir até 2300°C, enquanto NTC geralmente é limitado a -50°C a 150°C.

- Precisão: A faixa de erro de medição, como RTD pode atingir ±0.1°C, enquanto termopares são geralmente ±1°C a ±5°C.

- Resolução: A menor mudança de temperatura detectável, sensores de alta precisão podem atingir 0.01°C.

- Tempo de Resposta: O tempo que leva para a mudança de temperatura se estabilizar na saída, termopares podem atingir o nível de milissegundos, enquanto RTD geralmente está no nível de segundos.

- Linearidade: Se a saída é linear com a temperatura, RTD tem melhor linearidade, enquanto NTC tem maior não linearidade.

- Estabilidade a Longo Prazo: O grau de deriva do sensor ao longo do tempo, resistência de platina <0.1°C/ano.

Guia de Seleção de Sensores de Temperatura

1. Faixa de Temperatura: Selecione termopar para altas temperaturas, RTD ou NTC para baixas temperaturas.

2. Requisitos de Precisão: Selecione RTD para alta precisão, NTC para baixo custo.

3. Velocidade de Resposta: Selecione termopar ou sensor infravermelho para medição rápida.

4. Fatores Ambientais: Selecione termopar blindado para ambientes corrosivos, embalagem à prova d'água para ambientes úmidos.

5. Sinal de Saída: Sistemas embarcados preferem sensores digitais (I2C/SPI).