Termômetro experimental (ART730)

Na realidade, o circuito que apresentamos é de um artigo antigo que atualizamos agora em 2012. Ele consiste num termômetro experimental que, se convenientemente calibrado pode medir temperaturas entre -20 e +120 graus centígrados. O sensor usado nada mais ‚ do que um diodo de silício comum e os demais componentes são de fácil obtenção e baixo custo. Até mesmo o instrumento indicador M1, para maior economia, é um microamperímetro do tipo usado como VU-meter em aparelhos de som. Todos os componentes usados neste projeto ainda são comuns em nosso mercado.

Além de o leitor poder aprender alguma coisa sobre o funcionamento do circuito, experimentos interessantes com finalidade escolar podem ser programados usando este aparelho. Sugerimos seu uso no laboratório de física, na realização de experimentos em termologia e termometria mais simples.

A alimentação do circuito é feita com 4 pilhas comuns. O circuito também pode ser alimentado por uma fonte comum de 6 V.

Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho. Circuitos semelhantes podem ser encontrados em nosso site.

Esquema elétrico.

Na figura 2 temos a disposição dos componentes que são soldados numa ponte de terminais. Esta ponte deve ser fixada numa base de plástico ou madeira para maior facilidade de manuseio do aparelho.

Montagem do circuito em ponte de terminais.

Uma outra possibilidade de montagem é mostrada na figura 3, consistindo no uso de uma matriz de contactos.

Montagem do circuito em matriz de contatos.

O sensor pode ser qualquer diodo de silício comum como o 1N4148, 1N914 ou mesmo 1N4002.

Se o leitor tiver recursos e desejar uma montagem definitiva com melhor aspecto, para uso constante em experiências de laboratório pode elaborar uma placa de circuito impresso com o padrão sugerido na figura 4.

Montagem do circuito em PCI.

O leitor deve ter apenas cuidado em observar a polaridade deste componente e isolar bem seus terminais para que, ao segurar,o contacto com os dedos não afete a medida.

Se o sensor for usado para medir temperatura de líquidos podemos isolá-lo com uma pelotinha de massa epóxi.

Os resistores são de 1/8 W ou maiores e o instrumento é um microamperímetro do tipo usado como VU com fundo de escala de 200 µA ou próximo disso.

Se houver necessidade, em função das características do instrumento, pode ser ligado em série com R3 um trimpot de ajuste de 47 k?.

A prova de funcionamento é muito simples: basta dar uma baforada (ar quente) no sensor e a temperatura dele se eleva, sendo acusada pelo aumento da corrente no instrumento. Aproximando o sensor de um ferro de soldar aquecido (sem encostar) também será possível observar a movimentação da agulha do instrumento indicador.

Para se ter uma escala de temperaturas precisa com a possibilidade de calibração ligue um trimpot de 1 M ? entre o emissor de Q1 e o pólo negativo da alimentação.

Se o ponteiro do instrumento tender a deflexionar para a esquerda quando a temperatura se elevar, inverta a ligação do instrumento.

Se o ponteiro for todo para a direita e não houver indicação alguma de variações de temperatura, verifique se algum transistor se encontra com problemas ou ainda se o diodo sensor está invertido.

O QUE EXPLICAR

Numa demonstração científica o leitor pode explicar que a corrente de fuga ou corrente que circula pelo diodo quando polarizado no sentido inverso depende da temperatura. Veja no nosso Curso de Eletrônica - Eletrônica básica mais sobre o funcionamento dos diodos de silício como sensores.

Essa corrente aumenta quando a temperatura se eleva permitindo o uso deste componente como sensor.

Os transistores amplificam a corrente, pois ela é muito fraca para excitar diretamente o instrumento indicador.

Muitos termômetros de uso industrial e mesmo médico usam o mesmo princípio de funcionamento com componente cuja corrente depende da temperatura sendo usados como sensores.

O leitor também pode explicar que o sensor só pode operar numa faixa determinada de temperatura pois fora dela, as propriedades não são válidas: abaixo de certa temperatura ele não funciona e acima ele pode queimar.

SUGESTÕES DE TRABALHOS ESCOLARES OU EXPERIÊNCIAS ESCOLARES USANDO O APARELHO

* Use o circuito para demonstrar a produção de calor em certas reações químicas, as chamadas reações exotérmicas. A dissolução de certos sais como o percloreto em água libera calor, fazendo com que a aumente a temperatura da mistura.

* O mesmo circuito pode ser usado para mostrar que certos processos de decomposição de matéria orgânica ou ainda fenômenos de digestão como a fermentação ou o apodrecimento fazem com que seja liberado calor.

* O atrito é outro modo de se obter calor para a elevação da temperatura. Um trabalho de física envolvendo termologia e termometria pode ser programado para usar este aparelho.

* Tente usar outros tipos de sensores como, por exemplo, transistores, aproveitando a corrente de fuga entre o coletor e o emissor.

* Coloque o sensor sobre uma folha de papel branco e depois sobre papel preto submetendo pelo mesmo intervalo de tempo à luz do sol. Veja em que caso a elevação da temperatura é maior. Explique.

* Zero absoluto de temperatura (ALM169)