Elétrica

Pra que serve o sensor PT100 e como ele funciona

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 19/01/2022
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Você sabe pra que serve o sensor PT100?

Neste artigo, você vai descobrir o que é o sensor PT100, para que ele serve, quais as vantagens e como ele funciona na prática.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo. Nele você vai aprender sobre:

E se você gostou do que vem por aí, então não deixe de compartilhar este artigo com seus amigos nas redes sociais, para que eles possam conhecer mais sobre o sensor PT100.

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O que é PT100

O PT100 é um sensor de temperatura que opera baseado no princípio da variação da resistência ôhmica em função da temperatura.

E suas principais características se destacam por ser muito preciso durante as calibrações.

Além disso, ele também possui pouca variação com o passar do tempo devido ao fator de envelhecimento.

Pra que serve o sensor PT100

O sensor de temperatura PT100 é essencial quando há a necessidade de maior precisão com uma extensa faixa de temperatura a ser medida.

Neste caso, a sua maior desvantagem estará em locais onde existam vibrações intensas.

Por isso, neste caso específico, o mais recomendado é o PT1000, que suporta mais vibrações e também é mais preciso.

Onde usar o sensor PT100

O sensor de temperatura PT100 é muito usado em diversos ramos da indústria como indústrias alimentícias e farmacêuticas.

Também é usado em indústrias automobilísticas, siderúrgicas e também em equipamentos médicos, aparelhos de laboratório e sistemas de refrigeração.

No caso das indústrias siderúrgicas, o sensor de temperatura PT100 funciona no controle térmico que evita a concentração de minérios fundidos na base do forno.

Em geral, esse tipo de sensor de temperatura deve ser usado também em instalações que estejam sujeitas a perturbações elétricas e intempéries como, por exemplo, transformadores, estufas, fornos, entre outras.

Mas é importante entender que também existem vários tipos de sensores de temperatura, confira.

Tipos de sensor de temperatura

Antes de falar sobre o sensor de temperatura PT100 é importante que você saiba que existem vários tipos de sensores de temperatura.

E eles podem se destacar ele detecta a temperatura a partir de uma característica física correspondente do dispositivo, como uma resistência elétrica, o campo eletromagnético (EMF) ou radiação térmica.

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.

O sensor de temperatura termopar é uma excelente opção para fazer medições automatizadas de baixo custo e duráveis.

Mas também temos 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.

A platina é o material mais comum a ser usado neste tipo de sensor de temperatura e quanto mais quentes eles se tornam, maior o valor de sua resistência elétrica.

Esse tipo de sensor de temperatura 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.

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.

Nós já fizemos um artigo completo, explicando passo a passo cada tipo de sensor de temperatura e suas características.

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.

Com o sensor de temperatura 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.

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 de temperatura.

Geralmente, essa mola helicoidal é feita de dois tipos diferentes de metais que são presos juntos.

E esse tipo de sensor de temperatura com interruptores bimetálicos são considerados de baixo custo e resistentes.

Também são considerados fáceis de instalar e usar com boa precisão e ainda possuem uma ampla faixa de temperaturas.

Mas porque existem vários tipos de sensores de temperatura e também de termorresistências como o PT100.

PT100 é um tipo de termorresistência

O sensor de temperatura PT100 é um tipo de termorresistência com base em sondas de temperatura.

Ele contém um resistor que altera o valor da resistência conforme sua temperatura se altera.

Esse tipo de sensor de temperatura como o PT100 são utilizadas em aplicações industriais onde há baixas e médias temperaturas a serem medidas.

Mas na indústria de processo, as sondas de temperatura PT100 e PT1000 são utilizadas quase exclusivamente ao invés do NTC.

Isso acontece devido a inovações ligadas aos materiais usados na fabricação desses sensores, foi possível reduzir a uma quantidade bastante pequena de platina nos resistores.

Isso impactou de forma geral no custo e como resultado disso, a diferença de preço comparado ao NTC também foi reduzida.

Resumindo, uma mudança de um NTC para PT100 ou PT1000 se tornou interessante para quantidades menores.

Especialmente, pois os resistores de medição de platina oferecem vantagens significativas em relação ao coeficiente negativo de temperatura (NTC).

Mas uma outra observação importante é não confundir o sensor de temperatura PT100 com o sensor de temperatura PT1000.

Diferença entre PT100 e PT1000

Apesar de ter os nomes parecidos, esses dois sensores de temperatura possuem finalidades e aplicações diferentes.

Neste caso, o PT1000 é o tipo de sensor mais adequado para realizar a medição da temperatura da pequena faixa e também é mais sensível.

E o sensor PT100 é adequado para medir a medição da temperatura da faixa maior de temperatura.

Quando a temperatura de PT1000 muda em um grau, o valor de resistência aumenta ou diminui em cerca de 3,8 ohms.

Mas quando a temperatura de PT100 muda uma vez, o valor de resistência aumenta ou diminui em cerca de 0,38 ohms.

No mercado, eles também são encontrados com faixas de preços bem diferentes, sendo que o preço do sensor PT1000 é maior que o do PT100.

Diferença entre Termopar e PT100

Outro aspecto importante sobre os tipos de sensores de temperatura é a comparação entre o PT100 com o tipo de sensor termopar.

Neste caso, os termopares e termoresistências são tipos sensores de temperatura.

Mas o PT100 é uma termoresistência feita de platina onde a sua resistência a zero graus célsius é 100 ohms.

E os sensores termopares são compostos de 2 fios metálicos de onde a temperatura é medida através da passagem da corrente.

Mas é importante destacar que ao escolher um dois dois tipos acima, o mais importante é verificar outros fatores como por exemplo, a temperatura máxima do seu processo.

Isso significa que quando falamos em termoresistência, seu range de medição de temperatura pode ir até 1000°C e o Termopar irá até 1700°C.

Por isso deve-se analisar a temperatura máxima do processo que será analisado.

Como funciona o sensor PT100 na prática

O sensor PT100 é um tipo de sensor com uma resistência em forma de fio de platina de alta pureza.

Ou também pode ser de níquel ou de cobre que é encapsulado num bulbo de cerâmica ou vidro.

Neste caso, esse tipo de sensor aumenta a sua resistência com o aumento da temperatura.

E basicamente, o sensor temperatura PT100 funciona por meio da variação no valor da resistência elétrica de um condutor de metal, em função da temperatura.

Sensor PT100 com platina

Existem alguns metais recomendados para uso na termometria de resistência.

Mas no caso do sensor PT100 a platina é o material mais usado devido a sua ampla escala de temperatura.

Essa variação pode ocorrer entre -248 ºC e 962 ºC, além de ser resistente contra a oxidação.

Outros fatores importantes também são a sua alta resistividade, que desta maneira permite uma maior sensibilidade, e um alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura.

Confira na tabela abaixo como descobrir o nível de resistência em função da temperatura.

Como ler a tabela do sensor PT100

A leitura da tabela do sensor PT100 ou outro tipo de termoresistência é muito simples.

Neste caso, acessamos o site da Electron e foi escolhido o modelo de sensor de temperatura tipo RTD-PT100.

E em seguida acessamos a seção downloads para baixar o catálogo ou manual do produto com as especificações técnicas com a tabela de conversão de temperatura-OHMS.

Tabela do sensor PT100

Na tabela abaixo é possível verificar as especificações técnicas de temperatura do sensor de temperatura PT100, confira a imagem abaixo.

Tabela do sensor PT100

Na segunda imagem abaixo está a continuação da tabela do sensor PT100 que varia até -200°C a 850°C.

Tabela do sensor PT100

A tabela completa acima do sensor PT100 está disponível no site da Electron com a faixa de medição do PT100.

Como encontrar o valor da resistência do PT100

Por exemplo, qual seria o valor da resistência de um sensor PT100 a 75°C.

Ao recorrer a nossa tabela, podemos verificar que temos a primeira coluna na vertical da tabela com valores inteiros de temperatura que varia de -200°C a 850°C.

E na horizontal, você tem valores de 0 a 9 que representa a segunda casa.

Por exemplo, para encontrar o valor da resistência de um sensor PT100 a 75°C, escolhemos a linha horizontal que corresponde a 70°C.

Em seguida, fizemos um cruzamento com a coluna na vertical que corresponde ao número 5°C.

Isso significa que o sensor de temperatura PT100 a 75°C possui uma resistência de 128.99 ohms.

Como fazer a ligação do PT100 ao transmissor

O que precisamos entender é que o cabo utilizado possui um valor de resistência que pode alterar o valor do elemento do sensor.

E quando o assunto é termoresistência, a mudança de temperatura e a mudança de resistência serão proporcionais a isso.

Por isso, existem três formas de fazer a ligação do sensor PT100 ao transmissor com dois frios, três fios ou quatro fios, confira abaixo.

Sensor PT100 com ligação a 2 fios

Quando falamos da termorresistência ou PT100 com ligação a 2 fios, estamos falando de um sensor sem compensação.

Confira na imagem abaixo como será o sensor PT100 com ligação a 2 fios.

sensor PT100 com ligação 2 fios

Neste caso, ele não oferece uma boa precisão e pode ser útil em aplicações onde é necessário um valor aproximado.

Ou seja, com uma ligação a 2 fios, a resistência de linha é adicionada como um erro na medição.

Agora vamos falar sobre o sensor de temperatura PT100 com ligação a 3 fios, confira abaixo.

Sensor PT100 com ligação a 3 fios

Na imagem abaixo é possível verificar como será o sensor de temperatura PT100 com ligação a 3 fios.

sensor PT100 com ligação 3 fios

Neste caso, a influência da resistência de linha aqui é compensada na medida do possível com a ligação a três fios.

Para fazer essa ligação é importante que a resistência de todos os condutores sejam iguais.

E o comprimento máximo dos condutores neste tipo de ligação depende da seção dos condutores.

E também depende das opções de compensação do instrumento eletrônico que recebe este sinal, como por exemplo transmissor, indicador, controlador ou sistema de controle de processo.

Na maioria das vezes, a ligação do sensor utilizada é a termoresistência a 3 fios.

Agora o nosso próximo passo é entender a ligação a quatro fios, confira abaixo.

Sensor PT100 com ligação a 4 fios

Neste caso, a ligação do sensor de temperatura a quatro fios é importante para eliminar qualquer tipo de influência que possa vir dos condutores no resultado da medição.

Para entender melhor, confira na imagem abaixo o esquema de um sensor PT100 com ligação em 4 fios.

sensor PT100 com ligação 4 fios

Isso será muito importante porque todas as possíveis assimetrias nas resistências dos condutores serão compensadas.

E o sensor de temperatura a 4 fios eliminará a maior parte das quedas de tensão reduzindo as chances de erro.

Finalizamos aqui este artigo sobre o sensor PT100, mas você também pode conferir as outras formas de medições alternativas que não foram citadas aqui.