Este interessante circuito indica a diferença de temperatura de dois sensores, podendo ser usados em diversas aplicações práticas importantes. Uma delas consiste na possibilidade de se comparar a temperatura de duas estufas ou câmaras de refrigeração de modo a se saber se suas temperaturas estão iguais. Outras aplicações de uso industrial envolvem o monitoramento remoto da temperatura de locais em que elas devam ser iguais. Outra possibilidade de uso consiste em um sistema indicador para a temperatura de dois ambientes. A precisão na indicação depende dos sensores usados e pode ser bem grande na igualdade.
Veja mais:
Condicionador ambiente (ART190)
NTC
Zero absoluto de temperatura
O circuito proposto é alimentado por pilhas comuns e exige uma corrente de operação muito baixa. Sua precisão depende exclusivamente da calibração e dos sensores usados.
A principal vantagem deste projeto está no fato de que os sensores podem ficar muito longe do ponto de leitura ou acionamento, e com isso podemos ter a monitoração ou acionamento diferencial em função de temperaturas de ambientes afastados uns dos outros, o que não se consegue com base em termômetros comuns: teríamos de colocar um termômetro em cada ambiente e depois correr de um lado para outro para fazer as leituras. Este fato é especialmente importante nas aplicações industriais onde o controle e monitoria da temperatura de diversos locais deve ser centralizado.
O circuito utiliza NTCs comuns que podem operar na faixa de -40 a +125 graus centígrados, com boa prontidão e precisão, e além disso consistem em componentes de baixo custo.
Características:
- Tensão de alimentação: 6V (4 pilhas pequenas)
- Faixa de temperaturas: -40 a +125 graus centígrados
- Corrente exigida: menor que 1 mA
- Princípio de funcionamento: Ponte de Wheatstone
- Tipo de indicação: analógica
COMO FUNCIONA
Os sensores são ligados de modo a formar com R1 e P2 uma ponte de Wheatstone cujo nulo é detectado por M1.
Ajustando P2 convenientemente, obtemos o equilíbrio quando as temperaturas dos dois sensores forem iguais. Nestas condições a corrente no instrumento de zero no centro da escala será nula.
Se a temperatura dos dois sensores se modificar no mesmo sentido o equilíbrio da ponte tende a se manter, mas se um deles aumentar de resistência de uma forma mais acentuada ou mesmo ocorrer do outro diminuir de resistência o que vai acontecer se as temperaturas se diferenciarem é o desequilíbrio da ponte. Este desequilíbrio faz com que circule uma corrente pelo instrumento.
O sentido da corrente vai depender da forma como ocorre o desequilíbrio o que permite saber qual sensor está detectando um aumento da temperatura maior, ou qual ambiente está se tornando mais quente (ou esfriando).
A calibração do aparelho pode ser feita de diversas formas, como por exemplo tomando-se termômetros e colocando os sensores em ambientes com temperaturas diferentes que possam ser medidas.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.
Por se tratar de uma montagem bastante simples, que usa poucos componentes, podem ser usadas diferentes técnicas de montagem como, por exemplo, uma pequena placa universal, uma placa de circuito impresso e até mesmo uma ponte de terminais. Para um funcionamento autônomo, não teremos maiores problemas se fizermos sua instalação numa pequena caixa plástica.
A disposição dos componentes numa pequena placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.
Os NTCs (Negative Temperature Coefficient Resistors) são de 10 k ohms, mas tipos com valores na faixa de 2 k ohms a 50 k ohms podem ser usados, alterando-se R1 e P1 para terem a mesma terem a mesma ordem de grandeza.
O instrumento é um microamperímetro de 50 a 200 uA mas com zero no centro na escala.
Os resistores são de 1/8W com 5% ou mais de tolerância e o capacitor C1 não é crítico podendo ser de qualquer tipo com valores entre 10 e 220 uF.
Para a alimentação tanto podem ser usadas 4 pilhas pequenas como até mesmo uma bateria de 9V.
PROVA E USO
Para provar, inicialmente coloque P2 na posição de máxima corrente no instrumento M1 e ajuste P1 para que ela não ultrapasse o fundo de escala.
Depois, coloque os sensores em ambientes que estejam na mesma temperatura, que deve ser monitorada: dentro de uma mesma caixa com um aquecedor, por exemplo, e ajuste P2 para que o instrumento indique zero.
Feito isso, podemos verificar que tipos de indicação teremos com um desequilíbrio de temperatura numa faixa conhecida, usando para esta finalidade aquecedores em caixas que tenham termômetros comuns.
Finalmente, podemos passar à utilização lembrando que os sensores podem ser ligados ao circuito por meio de fios comuns com até 50 metros de comprimento.
LISTA DE MATERIAL
Resistores: (1/8W, 5%)
NTC1, NTC2 - NTCs comuns de 10 k ohms -- ver texto
R1 - 10 k ohms (marrom, preto, laranja)
R2 - 1 k ohms (marrom, preto, vermelho)
P1 - 47 k ohms - trimpot
P2 - 10 k ohms - trimpot
Capacitores:
C1 - 10 uF/6V - eletrolítico
Diversos:
S1 - Interruptor simples
M1 - Microamperímetro com zero no centro de escala (ver texto)
B1 - 6 V - 4 pilhas pequenas
Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, caixa para montagem, fios, solda, etc.
