Instrumentação e Medidas: Sensores e Termistores

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Questions and Answers

Qual é a faixa de operação típica dos termistores?

-100 a +300 ºC (correct)

0 a +100 ºC

-200 a +400 ºC

-50 a +150 ºC

Como se comporta a resistência de um termistor NTC com o aumento da temperatura?

Diminui (correct)

Aumenta

Permanece constante

Oscila sem padrão

Qual é uma das principais características dos termistores em relação à precisão?

Precisão de 0,1% sem necessidade de calibração

Precisão de 0,5% com calibração anual

Precisão de 0,5% com necessidade de calibração frequente (correct)

Precisão de 1% com necessidade de calibração frequente

O que influencia o tempo de resposta de um termistor?

A massa do sensor Signup and view all the answers

Qual é a principal diferença entre os termistores e termoresistências metálicas quanto à estabilidade?

Os termistores têm estabilidade inferior mas atualmente aceitável Signup and view all the answers

Como é definido um sensor?

Um transdutor que altera sua característica física interna devido a um fenômeno físico externo. Signup and view all the answers

Qual das opções abaixo é um exemplo de sensor discreto?

Sensor de proximidade. Signup and view all the answers

Qual a principal função dos transdutores?

Reproduzir características do sinal de entrada a partir de uma relação definida. Signup and view all the answers

Qual é um dos meios de ensino utilizados na disciplina de Instrumentação e Medidas?

Data-show. Signup and view all the answers

Que tipo de variável os sensores discretos controlam?

Variáveis lógicas ou booleanas. Signup and view all the answers

O que é essencial para a efetivação da utilização de sensores em situações industriais?

Conhecimento prático e teoria combinados. Signup and view all the answers

Qual das afirmações sobre sensores de temperatura é verdadeira?

Alteram suas características de acordo com a temperatura do ambiente. Signup and view all the answers

O que os alunos devem ser incentivados a fazer durante as aulas de Instrumentação e Medidas?

Participar ativamente em debates e pesquisas. Signup and view all the answers

Qual das opções descreve corretamente a linearidade em sensores?

É o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física. Signup and view all the answers

Qual é o alcance típico dos sinais de saída gerados por sensores eletrônicos?

4 a 20 mA Signup and view all the answers

Que tipo de sensores é utilizado para medir temperatura em processos automatizados?

Termistores e termopares Signup and view all the answers

O que caracteriza uma faixa de atuação de um sensor?

O intervalo em que o sensor pode funcionar sem falhas. Signup and view all the answers

As classes de proteção dos sensores são definidas por quais elementos?

Uma combinação de letras e números. Signup and view all the answers

Qual das opções não é uma grandeza física comumente medida por sensores?

Intensidade Signup and view all the answers

Os sensores indutivos são classificados como que tipo de sensores?

Sensores mecânicos Signup and view all the answers

Qual característica é importante na especificação de sensores para uso em automação?

Os graus e as classes de proteção. Signup and view all the answers

Qual é a temperatura máxima que um termopar do tipo B pode medir?

1820 °C Signup and view all the answers

Qual metal é utilizado na construção do RTD mais comum?

Platina Signup and view all the answers

Qual é a faixa de temperatura para o termopar do tipo T?

-270 a 400 °C Signup and view all the answers

Qual é o ponto de fusão da platina?

1774 °C Signup and view all the answers

Qual é a composição de um termopar do tipo J?

Ferro x Constatan Signup and view all the answers

Qual a resistência do RTD PT 100 a 0 °C?

100 Ω Signup and view all the answers

Qual metal entre os seguintes tem a menor faixa de temperatura para medição?

Cobre Signup and view all the answers

As termistores são feitas principalmente de que tipo de material?

Misturas a base de óxidos metálicos Signup and view all the answers

Qual é a faixa de temperatura dos termômetros de bulbo preenchidos?

-195 a 760 ºC Signup and view all the answers

Qual é a precisão típica dos termômetros bimetálicos?

± 1% Signup and view all the answers

Qual dos seguintes termopares é mais adequado para altas temperaturas?

Termopar tipo S Signup and view all the answers

O que acontece quando dois metais diferentes são submetidos a uma temperatura em um termopar?

Gera uma tensão proporcional à temperatura. Signup and view all the answers

Qual é a faixa de operação do sensor bimetálico?

-50 a 800 ºC Signup and view all the answers

Qual é o princípio de funcionamento dos termistores?

A resistência varia com a temperatura. Signup and view all the answers

Qual é a faixa de temperatura dos pirômetros de radiação?

-40 a 3000 ºC Signup and view all the answers

Qual é uma característica comum entre os diferentes tipos de termopares?

Diferentes materiais geram tensões diferentes. Signup and view all the answers

Study Notes

Introdução aos Sensores e Actuadores

Automação utiliza variáveis analógicas ou digitais
Controlador toma decisões (ligar/desligar motor, lâmpada, aquecimento)
Sensor detecta o estado das variáveis no processo
Actuador executa tarefas designadas pelo controlador

Sensores

Definição: dispositivo que converte um sinal em outro para o elemento indicador
O sensor "sente" uma grandeza física e a traduz para o sistema
Sensor = Transdutor que altera sua característica física interna devido a um evento externo (luz, som, gás, campo elétrico/magnético)
Transdutor = dispositivo que recebe um sinal de saída na mesma ou diferente espécie, reproduzindo as características do sinal de entrada

Sensores Discretos

Usados para controlar variáveis booleanas (sinais binários)
Comuns em detecção de presença de objetos (mecânicos, ópticos, indutivos, capacitivos)

Sensores Contínuos

Área da Automação
Medem variáveis de controle (deslocamento, velocidade, pressão, vazão, temperatura)
Podem gerar sinais analógicos ou binários

Classificação Quanto ao Funcionamento

Auto alimentados: produzem sinal elétrico sem alimentação externa (ex: termopar)
Com Alimentação Externa: requerem entrada de energia (ex: termo resistência)

Sinais de saída dos sensores

Sinais electrónicos mais comuns: 4 a 20 mA, 10 a 50 mA e 1 a 5 V
Relação com sinal pneumático: 3 a 15 psi

Classes de Proteção

Especificação de sensores para processos automatizados, seguindo normas internacionais
Classes indicadas por um símbolo composto (ex: IP 67)
Primeira parte (letras): designa a proteção (ex: IP = International Protection)
Segunda parte (números): definem o grau de proteção

Sensores de Temperatura

Importantes em processos
Medição complexa devido a fatores externos e inércia térmica
Foco em: sensores bimetálicos, termopares, RTDs (resistência detetoras de temperatura) e termistores

Faixa de abrangência dos métodos de determinação de temperatura

Várias tabelas mostram as faixas de temperatura para diferentes métodos (termopares, termômetros de bulbo, termistores, pirômetros)

Sensor Bimetálico

Utilizado em termostatos
Duas chapas metálicas com coeficientes de dilatação diferentes
Deformação ao aquecimento gera contato elétrico
Estrutura interna com botão de isolamento e disco bimetálico
Faixa de trabalho aproxima de -50ºC a 800ºC

Termopar

Utilizado para medição de temperatura, principalmente em altas
Diferença de temperatura entre as junções criam uma força eletromotriz
Cada tipo tem curva de tensão vs temperatura própria (ex: tipo S, R, B, J, T, K, E)

Termômetros de Resistência (RTD)

Precisão, longa distância, boa faixa de trabalho
Metal (platina, cobre, níquel) aumentando a resistência com o aumento da temperatura
Fio de resistência envolto em bainha (vidro, aço inoxidável, cerâmica)
Ex: PT 100 (100 ohms a 0°C), PT 500, PT 1000
Faixa de utilização aproximada dos metais:
Platina: 200°C a 600°C (excepcionalmente 1200°C), ponto de fusão 1774°C
Níquel: 200°C a 300°C, ponto de fusão 1455°C
Cobre: 200°C a 120°C, ponto de fusão 1023°C

Cerâmicas semicondutoras (Termistores)

Misturas de óxidos metálicos, podendo ser dopados (gálio/silício)
Elevada variação de resistência com a temperatura
Tipos: NTC (resistência decresce com temperatura) e PTC (resistência aumenta com temperatura)
Boa precisão, mas requerem aferição mais frequente

Referências Bibliográficas

José Matias, Ludgero Leote, Automatismos Industriais, Didáctica Editora, 1993

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