Você sabe o que é um sensor de temperatura e para que ele serve?
Neste artigo, você vai descobrir o que é o sensor de temperatura, para que ele serve, quais são os tipos e como ele funciona na prática.
Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo.
O que é o sensor de temperatura
O sensor de temperatura é um dispositivo responsável pela detecção da variação de temperatura.
Essa possível variação de temperatura pode acontecer em vários ambientes ou equipamentos onde ele estará instalado.
E depois de fazer a detecção dessa variação de temperatura e transformados em sinais elétricos, é realizada a análise e acompanhamento.
Para que serve o sensor de temperatura
Na elétrica, esse sensor é muito importante para garantir o bom funcionamento das máquinas ou equipamentos e sua durabilidade.
Na imagem abaixo é possível visualizar um exemplo de um dos tipos de sensores de temperatura muito utilizados na indústria e que explicaremos mais adiante.
Isso acontece porque em alguns equipamentos, a medição através do sensor de temperatura garante maior eficiência de uso e também para o monitoramento e acompanhamento de manutenções.
Por isso, é realizado um monitoramento e acompanhamento constante através de manutenções, o que garante um índice de disponibilidade da máquina do equipamento.
Onde é usado o sensor de temperatura
O sensor de temperatura é usado em instalações prediais, comerciais, veículos, equipamentos industriais, eletrodomésticos e vários outros equipamentos.
Neste caso, estamos falando desde geladeiras, ar condicionado, e até na indústria automotiva.
Porém, o método e o tipo de medição variam de acordo com o tipo de sensor e mais adiante vamos falar sobre o sensor de temperatura para automóveis.
Além disso, também é possível encontrar diversas aplicações em projetos de arduino.
Mas você conhece quais são os tipos de sensores mais usados, confira.
Tipos de sensor de temperatura
Existem vários tipos de sensor de temperatura e cada um possui finalidades diferentes.
Neste caso, é importante destacar que o sensor de temperatura detecta a temperatura a partir de uma característica física correspondente do dispositivo.
Como por exemplo, uma resistência elétrica, o campo eletromagnético (EMF) ou radiação térmica.
Por isso, a escolha do sensor ideal para cada função é feita a partir da análise de funcionamento e características construtivas de cada sensor.
Confira abaixo alguns dos principais tipos de sensores de temperatura, veja.
Sensor de temperatura termopar
O sensor de temperatura termopar é um tipo de sensor com alta precisão e muito sensível a pequenas mudanças de temperatura.
Esse tipo de sensor é feito por um par de fios de metal com propriedades diferentes unidos em uma extremidade e consegue identificar mudanças rápidas no ambiente.
Esse par de metal gera uma diferença de tensão termoelétrica entre suas extremidades refletindo assim a diferença de temperatura existente entre elas.
Uma padronização de temperatura no termopar é feita calibrando o dispositivo com temperaturas conhecidas.
Neste caso, é colocado uma das junções de metal no gelo (ou algo que tenha uma temperatura conhecida) e a outra no objeto cuja temperatura precisa ser identificada.
A tensão exibida é lida utilizando uma fórmula de calibração e a temperatura do objeto pode ser calculada.
O sensor termopar é uma excelente opção para fazer medições automatizadas de baixo custo e duráveis.
Neste caso, há algumas desvantagens que incluem erros causados por seu uso durante um longo período de tempo, e o fato de que duas temperaturas são necessárias para fazer medições.
E os materiais usados no termopar também estão sujeitos à corrosão, o que pode afetar a tensão termoelétrica.
Por fim, para fazer a medição é utilizado um software de computador que recebe a informação desta variação de temperatura entre as pontas do termopar e faz a análise necessária.
Agora vamos explicar como funciona o sensor de temperatura de resistência, confira.
Sensor de temperatura de resistência (RTD)
O sensor de temperatura de resistência ou RTDs é um tipo de sensor feito através de um enrolamento de fio que exibe mudanças na resistência com mudanças de temperatura.
Geralmente, esse tipo de sensor de resistência se parece com um fio alongado parecido com a forma de uma mola.
A platina é o material mais comum a ser usado neste tipo de sensor e quanto mais quentes eles se tornam, maior o valor de sua resistência elétrica.
Neste caso, eles são envolvidos por algum tipo de material isolador, e alocados em um recipiente de metal.
O sensor de temperatura a resistência também pode ser feito de cobre ou níquel, mas com uma observação de que esses materiais possuem faixas restritas e problemas com a oxidação.
Resumindo, o sensor a resistência, também é fácil de calibrar e fornece leituras muito precisas.
Mas tem um custo inicial maior com design menos robusto e pode operar em uma faixa de temperatura menor.
Agora vamos explicar como funciona o sensor de temperatura termistor, confira abaixo.
Sensor de temperatura termistor
O sensor de temperatura do tipo termistor é muito sensível à alteração de temperaturas.
Mas esse tipo de sensor só tem a capacidade de trabalhar com um nível de temperatura limitado.
Internamente, o termistor é um dispositivo semicondutor com uma resistência elétrica proporcional à temperatura e existem dois tipos.
O termistor com coeficiente de temperatura negativo (NTC), onde a resistência cai de forma não linear com o aumento da temperatura.
E o termistor com coeficiente de temperatura positivo (PTC), onde a resistência aumenta à medida que a temperatura aumenta.
Resumindo há algumas vantagens, mas também há outras desvantagens ao usar o sensor do tipo termistor.
As vantagens dos termistores incluem seu pequeno tamanho e alto grau de estabilidade e geralmente os termistores do tipo NTCs também são duradouros e muito precisos.
Mas as desvantagens incluem sua não linearidade e sua inadequação para uso em temperaturas extremas.
Agora o nosso próximo passo será conhecer o sensor de temperatura infravermelho sem contato, confira.
Sensor de temperatura infravermelho sem contato
O sensor de temperatura infravermelho sem contato é utilizado em uma variedade de aplicações onde a medição direta de temperatura não é possível.
Através desse sensor do tipo infravermelho sem contato, a luz recebida é convertida em um sinal elétrico que corresponde a uma determinada temperatura.
Neste caso, ele absorve radiação infravermelha (IR) emitida por uma superfície aquecida.
Esse sensor do tipo infravermelho sem contato possui algumas vantagens como a isolação da fonte a ser medida, a pontaria a laser e a facilidade de uso.
Mas é um tipo de sensor que possui um alto custo e precisa de energia elétrica para realizar a medição.
E por último, vamos abordar o sensor de temperatura com interruptor bimetálico.
Sensor de temperatura com interruptor bimetálico
O sensor de temperatura com interruptor bimetálico usa uma mola bimetálica como elemento principal do sensor.
Geralmente, essa mola helicoidal é feita de dois tipos diferentes de metais que são presos juntos.
O material usado na mola pode ser o cobre, aço ou latão, desde que um tenha baixa sensibilidade ao calor, enquanto o outro metal tenha alta sensibilidade ao calor.
Assim, sempre que a parte soldada for aquecida, os dois metais sofrerão mudança de comprimento com base em suas taxas individuais de expansão térmica.
É importante destacar que uma vez que os dois metais se expandem com comprimentos diferentes, a tira bimetálica é forçada a dobrar ou ondular para o lado com um coeficiente de expansão térmico.
Neste caso, o movimento da tira é usado para desviar um ponteiro sobre uma escala calibrada, que então indica a temperatura para o usuário.
Esse tipo de sensor de temperatura com interruptores bimetálicos e é considerado de baixo custo e resistente.
Também são considerados fáceis de instalar e usar com boa precisão e ainda possuem uma ampla faixa de temperaturas.
Esse sensor com interruptor bimetálico apresenta algumas desvantagens que incluem que apenas alguns tipos de indicação estão disponíveis, e a não possibilidade de mudança de calibração devido ao uso ou ao ambiente.
Mas dependendo da aplicação a ser usada e se for comparado em relação aos termômetros de haste e vidro eles não apresentarão uma boa precisão.
Para facilitar o entendimento vamos abordar um exemplo muito popular que é o sensor de temperatura para carros, veja.
Como funciona o sensor de temperatura do carro
Apesar de ser importante em vários equipamentos usados no nosso dia a dia, o sensor de temperatura é muito popular também nos carros.
Na indústria automotiva, esse sensor é usado nos automóveis para evitar riscos de superaquecimento.
Isso acontece porque se o motor estiver em funcionamento nessa circunstância, poderá sofrer graves avarias ou até fundir, o que exigirá uma retífica, um tipo de serviço que custará caro.
Onde fica o sensor na prática
O sensor de temperatura do carro geralmente pode ser encontrado no bloco do motor, mas essa localização do componente pode variar de acordo com cada modelo de veículo.
Em grande parte dos casos, ele é posicionado em contato com o duto de medição de fluxo do fluído de refrigeração do motor.
Mas, ele também pode ser instalado no cabeçote ou mesmo nas galerias de passagem do líquido de arrefecimento.
Tipo de sensores para carros
Para fazer a leitura de temperatura com máxima precisão nos veículos é usado o sensor de temperatura do tipo termistor.
Neste caso, estamos falando de um tipo de termistor cerâmico, que recebe o nome de NCT (Negative Temperature Coefficient), conforme já explicamos acima.
E neste caso, a resistência elétrica desse termistor acaba mudando de acordo com a temperatura aferida.
Ou seja, com as variações na sua resistência, há um aumento ou diminuição da sua tensão.
E é assim que é realizado o processo de medição da temperatura do motor com precisão.
Mas qual seria a temperatura do motor do carro e como o motorista sabe quando há algo errado.
Variação do sensor de temperatura do carro
A temperatura ideal para o funcionamento do motor do carro é entre 80º C a 100º C.
E quando o veículo é ligado, os seus componentes internos se movimentam de forma acelerada, o que gera atrito, transmitindo calor entre esses componentes.
Esse sensor do carro identifica essa variação, informando o motorista, através do painel do automóvel, se essa variação está dentro do padrão ou não.
E a variação de temperatura pode ser acompanhada no painel do veículo através de um pequeno ícone de termômetro.
Assim, o motorista é avisado caso seja identificado um um superaquecimento do motor, o que pode causar sérios danos aos seus componentes.
Mas qual seria o preço de um sensor de temperatura para carros.
Preço do sensor de temperatura para carros
O valor do sensor pode variar conforme o modelo do veículo.
Neste caso, para modelos nacionais é possível encontrar o sensor para veículos em torno de R$ 50,00.
Mas o valor acima pode variar conforme cada modelo e no caso dos sensores importantes, o valor pode subir para R$ 100,00.
Por isso, é muito importante analisar as especificações técnicas corretas para cada veículo e a mão de obra também pode ser específica por profissionais especializados.
Outro fator importante a destacar é sempre comprar peças originais, indicadas pelo fabricante.
Isso acontece porque esse componente é essencial para o funcionamento correto do seu veículo e problemas no sensor podem trazer sérios problemas em peças ainda mais importantes.
E se você quiser saber mais sobre o sensor de temperatura, o site da Moura tem algumas dicas importantes, confira.
Como escolher um sensor ideal
Para escolher o sensor ideal para medição de equipamentos elétricos é importante observar algumas especificações técnicas.
Das várias tecnologias utilizadas nos sensores de temperatura, destacam-se dois tipos totalmente distintos.
Neste caso, estamos falando dos sensores de contacto, que correspondem à maioria dos sensores de temperatura e cujo elemento sensor se encontra no ponto de contato, entre o sensor e o objeto da medição.
E os sensores sem contacto, que utilizam tecnologia de infravermelhos para medir a temperatura de uma superfície à distância.
Veja na tabela abaixo quais as especificações técnicas usadas para escolher um bom sensor de temperatura.
Tabela de sensor de temperatura
Para facilitar o entendimento, veja abaixo a tabela comparativa dos sensores de temperatura.
Na tabela acima da ADDTHERM, um comparativo com especificações técnicas de cada um dos tipos de sensores de temperatura mais usados.
Neste caso, foram abordados o sensor do tipo NTC, PT100/PT1000, termopares, semicondutores LM35/LM19, DS18B20 e KTY.
Por isso, para escolher um sensor é necessário observar algumas das especificações técnicas abaixo.
Faixa de medição do sensor de temperatura
A faixa de medição do sensor de temperatura inclui a temperatura mínima e máxima que pode ser medida.
Precisão do sensor
A precisão do sensor de temperatura que se refere a como exatamente a temperatura do sensor térmico corresponde à temperatura do objeto ou ambiente medida.
Estabilidade do sensor
A estabilidade do sensor de temperatura considera os ambientes operacionais ideais do sensor, durabilidade e expectativa de vida.
Sonda do sensor
O tipo de sonda do sensor descreve a unidade que abriga o sensor de temperatura.
Estilo do sensor
O estilo de terminação do sensor de temperatura se refere a como o usuário sabe quando a leitura é concluída.
Neste caso, as opções incluem alarmes, leituras programadas ou um conjunto de interruptores para uma temperatura específica.
Além disso, devem ser observados outros fatores como fonte de alimentação, tempo de resposta, interferência elétrica e outras especificações técnicas.