Termometro de leitura direta

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1. Apresentação do projeto

Neste trabalho, descrevemos o projeto e funcionamento de um sistema eletrônico simples de leitura direta de temperatura que utiliza um termistor como elemento sensor. O sistema é composto de uma fonte de alimentação estabilizada, um circuito série contendo um termistor, e um circuito de condicionamento de sinal contendo um único circuito integrado, e pode ser operadocom uma bateria. O sistema possui exatidão da ordem de 0,1◦C para a faixa de temperatura de 0◦C a 32◦C, sendo indicado para experimentos que envolvem medidas de pequenas variações de temperatura. O sistema também apresenta algumas características adicionais, como robustez, facilidade de construção, baixo custo, e resposta rápida a variações de temperatura.

1.1 Introdução

Medidas detemperatura são fundamentais em pesquisa e desenvolvimento em ciências e tecnologia, pois grandes partes das propriedades físicas e químicas apresentam alguma dependência com a temperatura. Também, medidas de temperatura são fundamentais em controle de processos em que a temperatura é uma variável importante. Vários aparatos de medida de temperatura vêm sendo desenvolvidos, utilizando dispositivossensores elétricos e não elétricos, em busca de leituras mais exatas para a finalidade a que se destinam.
Neste trabalho, apresentamos o projeto e funcionamento de um termômetro eletrônico de leitura direta, robusto e de fácil construção, que utiliza um termistor de pequenas dimensões.

O sistema proposto inclui um circuito de condicionamento de sinal com um único circuito integrado de baixocusto. As leituras de temperatura compreendem uma faixa de trabalho entre 0 ◦C a 32 ◦C e são efetuadas diretamente em um multímetro comum de 31 2 dígitos, sendo de fácil visualização para qualquer disposição do sensor. A resolução do instrumento
é de 0,1 ◦C, e a exatidão obtida, na maior parte da faixa de temperatura de trabalho, é de 0,1 ◦C, sendo uma alternativa especialmente adequada paramedidas de pequenas variações de temperatura. O sistema proposto pode ser utilizado em um grande numero de experimentos de física e físico-química experimental, podendo-se citar estudos experimentais de propriedades físicas e comportamento de gases, determinação de propriedades termodinâmicas para processos físicos e químicos, e medidas da variação de temperatura em mudanças de estado físico.

Umadiscussão sobre o uso de elementos sensores de temperatura, bem como os conceitos sobre condicionamento de sinal que podem ser utilizados com sensores, é apresentada por Horowitz e Hill, Baker e por Michalski et al.. Entretanto, propostas Copyright by the Sociedade Brasileira de Física. Printed in Brazil. Guadagnini e Barlette construção e operação de termômetros de precisão utilizando sensoreselétricos com aplicação no ensino não são facilmente encontradas na literatura. Kirkup e Tonthat utilizaram um diodo como elemento sensor na construção de um termômetro de leitura direta para uma faixa de temperatura de trabalho entre 0 ◦C a 100 ◦C. Entretanto, o circuito eletrônico por eles sugerido é mais complexo comparado ao circuito apresentado aqui, alem de ser necessária uma fonte dealimentação simétrica para a operação do equipamento, e ainda, a exatidão obtida é de aproximadamente 2 ◦C, o que pode comprometer algumas aplicações. Pode se dizer que a presente proposta consiste em uma inovação para o ensino de física, uma vez que tradicionalmente termômetros que utilizam sensores não fazem parte das aulas experimentais em nível de graduação ou em nível médio, embora como elementossensores de temperatura sejam comumente encontrados em equipamentos de uso doméstico, industrial e de pesquisa, e apresentem vantagens comparativamente aos termômetros de líquido em vidro e termômetros de termopares que serão discutidas aqui.
2. Projeto, construção e operação do termômetro.

2.1. Linearização da resposta do sensor LM 35

O sensor LM35 e um sensor de precisão, fabricado pela...
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