AREA DA INTEGRAção

Páginas: 5 (1004 palavras) Publicado: 23 de outubro de 2013


Materiais Eléctricos e Termodinâmica 2012-2013

Estudo do Comportamento de Sensores de Temperatura: Termopares e Termístores

Bruno Alexandre Mendes Gil nº 2011154901
Élida
Objectivo
Este trabalho laboratorial consiste na determinação da resposta de um termopar e de um termístor em função da temperatura através da análise das curvas de resposta de cada um destes sensores, assim comoo seu erro associado e os respectivos parâmetros desconhecidos.
Método

Um Termopar é compostos por dois condutores metálicos diferentes, em contacto directo, formando um circuito fechado.
Para a execução desta experiência, montou-se um termopar e um termístor a uma base de aquecimento, cujo aquecimento é controlado por um termómetro. Assim é possível verificar que surge uma forçaelectromotriz entre duas junções quando estas se encontram a diferentes temperaturas, a temperatura ambiente e a temperatura da base de aquecimento. Essa força electromotriz está directamente relacionada com o efeito de Seebeck, que se traduz numa função do tipo:

Onde V é a diferença de potencial medida pelo termopar, é a temperatura da base de aquecimento e a temperatura ambiente. Para esta experiência,esta fórmula é a base para o cálculo dos coeficientes a e b.
Um Termistor é constituido por um material semicondutor e ligas resistivas. Existem dois tipos de termístores: NTC’s (Negative Temperature Coeficient) e PTC’s (Positive Temperature Coeficient). Se a resistência aumenta, o termístor é do tipo PTC. Caso contrário, é do tipo NTC. Esta variação da resistência com a temperatura permite usaros termístores como sensores de temperatura.

Execução experimental
1. Ligou-se à base de aquecimento, o termopar, o termistor e o termómetro com os respectivos multímetros, estimando o erro para cada uma das 3 leituras;
2. Registou-se os valores iniciais, a temperatura inicial (ambiente) da base de aquecimento, a d.d.p. aos terminais do termopar e a resistência do termístor correspondentesa esta;
3. Aqueceu-se a base de aquecimento ate aos 90ºC registando os valores acima referidos de 5 em 5ºC;
4. Desligou-se a base de aquecimento, e registou-se novamente os valores do termómetro, do termopar e do termístor até que esta estabiliza-se de novo na temperatura ambiente;


Dados
Valores iniciais com respectivos erros:
.




Aquecimento
Arrefecimento
T(˚C)(mV)
(kΩ)
T(˚C)
(mV)
(kΩ)
25
0,4
7,53
85
2,88
1,81
30
0,81
7,16
80
2,70
1,92
35
0,85
6,36
75
2,44
2,22
40
0,93
6,81
70
2,36
2,36
45
1,22
6,16
65
2,09
2,71
50
1,42
5,50
60
1,89
3,16
55
1,65
4,92
55
1,67
3,62
60
1,84
4,47
50
1,47
4,10
65
2,05
3,99
45
1,27
4,70
70
2,29
3,47
40
1,05
5,28
75
2,46
3,06
35
0,87
6,06
80
2,68
2,7030
0,68
6,75
85
2,91
2,33
25
0,44
7,46
90
3,08
2,10




Resultados(Análise e discussão):

1. Evolução dos gráficos de aquecimento e arrefecimento com conclusões:





Por análise dos gráficos obtidos anteriormente, conclui-se que os valores são semelhantes quer no aquecimento quer no arrefecimento, em especial para a diferença de potencial medida pelo termopar que épraticamente linear, o que nos conduz à hipótese de que, para a gama de valores de temperatura usados neste trabalho (25ºC a 90ºC) a função, ,possa ser descrita apenas por , pela quase linearidade referida, o que permite obter o parâmetro a facilmente.
Já no caso do termístor, o comportamento da curva é uma exponencial, logo é necessário recorrer à função para determinar o parâmetro b por umaadaptação polinomial.


2. Determinação do coeficiente a na expressão através do método dos desvios mínimos quadrados:

Figura 5 – Print Screen do site referido em cima onde a=b e b=m
Através da introdução dos dados da tabela 1 no site http://www.fis.uc.pt/ilabs/linear_fit.html, a recta do tipo é a que se melhor se ajusta a esta configuração e facilmente se pode deduzir que: , e com ....
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