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?

    <p>A massa do sensor (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Os termistores têm estabilidade inferior mas atualmente aceitável (C)</p> Signup and view all the answers

    Como é definido um sensor?

    <p>Um transdutor que altera sua característica física interna devido a um fenômeno físico externo. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual das opções abaixo é um exemplo de sensor discreto?

    <p>Sensor de proximidade. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual a principal função dos transdutores?

    <p>Reproduzir características do sinal de entrada a partir de uma relação definida. (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Data-show. (A)</p> Signup and view all the answers

    Que tipo de variável os sensores discretos controlam?

    <p>Variáveis lógicas ou booleanas. (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Conhecimento prático e teoria combinados. (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual das afirmações sobre sensores de temperatura é verdadeira?

    <p>Alteram suas características de acordo com a temperatura do ambiente. (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Participar ativamente em debates e pesquisas. (C)</p> Signup and view all the answers

    Qual das opções descreve corretamente a linearidade em sensores?

    <p>É o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física. (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>4 a 20 mA (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Termistores e termopares (C)</p> Signup and view all the answers

    O que caracteriza uma faixa de atuação de um sensor?

    <p>O intervalo em que o sensor pode funcionar sem falhas. (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Uma combinação de letras e números. (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Intensidade (C)</p> Signup and view all the answers

    Os sensores indutivos são classificados como que tipo de sensores?

    <p>Sensores mecânicos (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Os graus e as classes de proteção. (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>1820 °C (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual metal é utilizado na construção do RTD mais comum?

    <p>Platina (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>-270 a 400 °C (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual é o ponto de fusão da platina?

    <p>1774 °C (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual é a composição de um termopar do tipo J?

    <p>Ferro x Constatan (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>100 Ω (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Cobre (C)</p> Signup and view all the answers

    As termistores são feitas principalmente de que tipo de material?

    <p>Misturas a base de óxidos metálicos (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>-195 a 760 ºC (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual é a precisão típica dos termômetros bimetálicos?

    <p>± 1% (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual dos seguintes termopares é mais adequado para altas temperaturas?

    <p>Termopar tipo S (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Gera uma tensão proporcional à temperatura. (C)</p> Signup and view all the answers

    Qual é a faixa de operação do sensor bimetálico?

    <p>-50 a 800 ºC (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual é o princípio de funcionamento dos termistores?

    <p>A resistência varia com a temperatura. (D)</p> Signup and view all the answers

    Qual é a faixa de temperatura dos pirômetros de radiação?

    <p>-40 a 3000 ºC (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Diferentes materiais geram tensões diferentes. (D)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Sensor

    Um dispositivo que converte uma grandeza física em sinal elétrico.

    Transdutor

    Algo que converte uma forma de energia em outra.

    Sensores discretos

    Sensores que respondem a um estímulo específico, fornecendo uma resposta binária (ligado/desligado).

    Sensores de proximidade

    Sensores usados para detectar a presença de objetos próximos.

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    Como os sensores funcionam?

    Os sensores transformam uma grandeza física em uma variação mensurável.

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    Sensibilidade

    A capacidade de um sensor de detectar mudanças mínimas na grandeza física.

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    Faixa de medição

    Indica a faixa de valores que um sensor pode medir com precisão.

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    Precisão

    A capacidade de um instrumento medir valores reais com precisão.

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    Linearidade do sensor

    A linearidade é a relação entre o sinal gerado pelo sensor e a grandeza física que ele mede. Quanto maior a linearidade, mais precisa é a resposta do sensor.

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    Faixa de atuação do sensor

    A faixa de atuação do sensor define o intervalo de valores da grandeza que ele pode medir sem ser danificado ou perder a precisão.

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    Sensores Mecânicos

    Sensores mecânicos utilizam a deformação mecânica do sensor para gerar um sinal elétrico.

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    Sensores Ópticos

    Sensores ópticos utilizam a luz para gerar um sinal.

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    Sensores Indutivos

    Sensores indutivos utilizam o princípio da indução eletromagnética para gerar um sinal.

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    Sensores Capacitivos

    Sensores capacitivos utilizam a capacitância para gerar um sinal.

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    Classe de Proteção IP

    O IP (International Protection) é um código que indica o grau de proteção de um sensor contra a entrada de sólidos e líquidos, garantindo sua segurança e durabilidade.

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    Importância dos sensores de temperatura

    A temperatura é uma grandeza importante a ser medida em muitos processos e os sensores de temperatura são essenciais para monitorar e controlar essa variável, assegurando a segurança e a eficiência dos processos.

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    Termopar

    Um sensor que utiliza a diferença de temperatura entre duas junções de metais diferentes para gerar uma voltagem proporcional à temperatura. Essa voltagem pode ser medida e convertida para indicar a temperatura.

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    Sensor Bimetálico

    Um dispositivo composto por duas lâminas de metais com coeficientes de expansão térmica distintos. Quando a temperatura varia, a lâmina se curva, acionando um contato elétrico para controle de temperatura.

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    Faixa de Trabalho do Termômetro Bimetálico

    A faixa de temperatura que um termômetro bimetálico pode medir com precisão. Essa faixa geralmente vai de -50oC a 800oC.

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    Precisão do Termômetro Bimetálico

    A capacidade de um termômetro bimetálico de indicar a temperatura com precisão. Uma precisão comum para esse tipo de sensor é ± 1%.

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    Tipos de Termopares

    Os diversos tipos de termopares, cada um com uma curva de tensão versus temperatura específica, como tipo S, R, B, J, T, K e E.

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    Resposta Rápida de um Sensor

    A capacidade de um sensor de temperatura de responder rapidamente a variações de temperatura. Os termopares, por exemplo, são conhecidos por sua resposta rápida.

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    Sensibilidade de um Sensor

    A capacidade de um sensor de detectar pequenas mudanças na temperatura. Sensores com alta sensibilidade são capazes de detectar variações mínimas de temperatura.

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    Faixa de Operação de Termômetros de Bulbo Preenchidos

    A faixa de temperatura que um termômetro de bulbo preenchido pode medir com precisão. Essa faixa geralmente vai de -195oC a 760oC, com uma grande variedade de líquidos utilizados para diferentes faixas de temperatura.

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    O que são termistores?

    Termistores são sensores de temperatura cuja resistência varia significativamente com a temperatura. Eles são classificados em NTC (coeficiente térmico negativo) e PTC (coeficiente térmico positivo), dependendo se a resistência diminui ou aumenta com o aumento da temperatura, respectivamente.

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    Quais são as características dos termistores?

    A faixa de operação de um termistor geralmente varia de -100°C a +300°C. Eles são capazes de detectar pequenas variações de temperatura, com precisão na ordem de 0,5%.

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    Em que tipo de aplicações são usados os termistores NTC e PTC?

    Termistores NTC são frequentemente usados em aplicações que exigem uma resposta rápida a mudanças de temperatura, como em sistemas de controle de temperatura. Por outro lado, termistores PTC são usados em aplicações que exigem uma resposta mais lenta, como em dispositivos de proteção contra sobrecargas.

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    Qual é a desvantagem dos termistores?

    Embora termistores sejam muito precisos, eles exigem aferição frequente para garantir precisão nas medições de temperatura.

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    O que influencia o tempo de resposta de um termistor?

    O tempo de resposta de um termistor depende da sua massa. Quanto menor a massa, mais rápido o termistor responde a variações de temperatura.

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    O que é um termopar?

    Um tipo de sensor de temperatura que converte a diferença de temperatura entre duas junções metálicas em uma força eletromotriz (fem). A fem é proporcional à diferença de temperatura, permitindo a medição da temperatura.

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    Por que a composição é importante para termopares?

    A composição do termopar influencia diretamente sua faixa de operação e sua sensibilidade à temperatura. Cada par de metais possui características únicas.

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    O que é a faixa de temperatura de um termopar?

    A faixa de temperatura em que um termopar pode operar com precisão. Depende do material e da construção do termopar.

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    O que é a força eletromotriz (fem) em termopares?

    A força eletromotriz (fem) gerada por um termopar é proporcional à diferença de temperatura entre suas junções. Esta fem é a base para a medição da temperatura.

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    O que são termômetros de resistência (RTD)?

    Sensores de temperatura que utilizam um filamento de metal cuja resistência varia com a temperatura. O filamento é geralmente feito de platina, níquel ou cobre.

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    Por que a platina é utilizada em RTDs?

    O metal mais utilizado para a construção de RTDs. É conhecido por sua alta precisão e estabilidade em altas temperaturas.

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    Para que servem os termistores?

    Termistores são amplamente utilizados em aplicações que exigem medição de temperatura precisa e rápida resposta, como controle de temperatura, dispositivos médicos e aplicações automáticas.

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    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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    Teste seu conhecimento sobre termistores, sensores e sua aplicação na disciplina de Instrumentação e Medidas. O quiz aborda características, funcionamento e a importância dos sensores em ambientes industriais. Desafie-se a responder questões sobre as principais diferenças e funcionamento desses dispositivos.

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