Você já ouviu falar em sensor de temperatura? Você sabe o que é, para que serve ou quais modelos existem? Se ainda não tem essas respostas, não se preocupe! Neste conteúdo vamos te explicar tudo isso e apresentar as principais características dos sensores de temperatura. Vamos juntos mergulhar no mundo da eletrônica?
O que é sensor de temperatura?
O sensor de temperatura, também conhecido como sonda de temperatura, é um dispositivo utilizado para detectar e medir variações de temperatura em diferentes ambientes. Ele identifica essas variações por meio de métodos como radiação térmica, resistência elétrica ou outras mudanças em características físicas. Após identificar a temperatura, o sensor transforma esses dados em um sinal elétrico que pode ser lido e interpretado por um circuito. Com esses dados em mãos, o operador ou sistema automatizado toma decisões baseadas na situação monitorada.
Quer você esteja gerenciando um processo industrial, monitorando a temperatura de um motor ou garantindo o funcionamento ideal de um eletrodoméstico, esses sensores são indispensáveis. Agora, vamos conhecer os diferentes tipos de sensores de temperatura e suas aplicações.
Para que serve sensor de temperatura?
Os sensores de temperatura têm várias aplicações e podem ser classificados de diferentes maneiras, sendo a mais comum baseada na forma como realizam a medição: sensores de contato e sensores sem contato.
Os sensores de contato, como os termopares e termistores, precisam estar em contato direto com o objeto cuja temperatura será medida. Já os sensores sem contato detectam a radiação térmica emitida pela fonte de calor, sendo ideais para ambientes perigosos, como usinas nucleares ou termoelétricas.
Tipos de sensores de temperatura
Existem diversos modelos de sensores de temperatura para atender diferentes necessidades. Vamos desvendar os principais tipos e suas características únicas:
Sensor de temperatura termopar
O termopar é um dos sensores de temperatura mais utilizados na indústria devido à sua simplicidade, robustez e ampla faixa de medição. Ele é formado por dois metais diferentes, unidos em uma das extremidades, criando o que chamamos de junção quente. A outra extremidade, onde os fios permanecem separados, é chamada de junção fria (ou de referência).
Quando há uma diferença de temperatura entre essas duas junções, surge uma tensão elétrica — conhecida como força eletromotriz (FEM) — que varia de acordo com a temperatura. Essa tensão é bem pequena (na faixa de milivolts), mas pode ser interpretada por equipamentos eletrônicos, como controladores ou registradores, que fazem a conversão em valores de temperatura.
Os sensores de temperatura termopares estão disponíveis em vários tipos, sendo os mais comuns os tipos J, K, T, E, N, S, R e B. Cada tipo utiliza metais diferentes e tem características específicas, como faixa de operação, sensibilidade e resistência a ambientes agressivos. Por exemplo:
O tipo K (cromel-alumel) é muito usado em aplicações industriais e pode medir temperaturas de até 1.260 °C.
O tipo J (ferro-constantan) tem boa precisão em temperaturas mais baixas, mas se oxida facilmente em altas temperaturas.
Vantagens do termopar:
- Alta sensibilidade, detectando mínimas alterações de temperatura.
- Resposta rápida e precisa.
- Funciona em diversas escalas de temperatura.
- Baixo custo e longa durabilidade.
- Ampla faixa de medição (alguns modelos chegam a mais de 1.500 °C).
- Boa durabilidade em ambientes extremos.
Desvantagens do termopar:
- Suscetível à corrosão, o que pode afetar a precisão.
- Quando usado por longos períodos, pode apresentar falhas.
- A precisão pode ser inferior à de outros sensores, como RTDs ou termistores.
- Necessita de compensação da junção fria para uma medição precisa.
- A saída em milivolts requer amplificação e tratamento de sinal.
Aplicações:
Termopar é um sensor de temperatura amplamente utilizado em processos industriais, como:
- Fornos e estufas.
- Motores e sistemas de exaustão.
- Usinas de energia.
- Indústrias químicas, metalúrgicas e de alimentos.
- Projetos eletrônicos.
Sensor de temperatura termistor
O termistor é um tipo de sensor de temperatura feito de material semicondutor, cuja resistência elétrica varia de forma significativa com a temperatura. O nome “termistor” vem da junção de “thermal” (térmico) e “resistor” (resistor), ou seja, é um resistor sensível à temperatura.
Diferente de outros sensores de temperatura, os termistores apresentam uma variação não linear de resistência, o que os torna extremamente sensíveis a pequenas mudanças de temperatura, especialmente em faixas mais estreitas. Existem dois principais tipos de termistores:
PTC (Positive Temperature Coefficient):
A resistência do sensor aumenta conforme a temperatura sobe.
NTC (Negative Temperature Coefficient):
A resistência diminui de forma não linear à medida que a temperatura aumenta.
Vantagens dos termistores:
- Alta sensibilidade: Detectam pequenas variações de temperatura com precisão.
- Resposta rápida: Reagem rapidamente às mudanças térmicas.
- Tamanho compacto: Podem ser usados em dispositivos pequenos e circuitos eletrônicos delicados.
- Baixo custo: Muito acessíveis, especialmente para aplicações comerciais e eletrônicas.
Pontos de atenção:
- Trabalham em faixas limitadas de temperatura.
- São extremamente precisos em pequenas variações.
- Não linearidade: É necessário utilizar circuitos de correção ou calibração para conversão precisa dos dados.
- Sensibilidade ao envelhecimento: A performance pode mudar com o tempo ou em ambientes agressivos.
Aplicações:
O termistor é um sensor de temperatura amplamente usado em áreas onde é importante detectar mudanças sutis de temperatura, como:
- Equipamentos médicos (termômetros digitais, incubadoras).
- Eletrônicos de consumo (baterias de celulares, computadores, placas-mãe).
- Sistemas de climatização (ar-condicionado, aquecedores).
- Sensores de proteção contra superaquecimento em fontes de alimentação e motores.
Sensor de temperatura termorresistência (RTD)
Os sensores de temperatura de termorresistência, popularmente conhecidos como RTDs, utilizam metais como platina, cobre ou níquel enrolados em formato de mola dentro de um tubo metálico. Quando aquecido, o sensor mede as alterações na resistência do fio, indicando as mudanças na temperatura.
Exemplo de sensor de temperatura RTD mais usado:
- Pt100 é um dos modelos mais comuns deste tipo de sensor, conhecido por sua alta precisão e confiabilidade. Tem 100 ohms de resistência a 0 °C.
Vantagens dos RTDs:
- Alta precisão e repetibilidade: Ideal para aplicações que exigem medições exatas.
- Estabilidade a longo prazo: Sofrem pouca variação com o tempo.
- Resposta praticamente linear: Facilita o processamento e a calibração dos sinais.
- Boa faixa de temperatura: Geralmente de –200 °C a 600 °C, dependendo do modelo.
Limitações:
- Custo mais elevado: São mais caros que termistores e termopares.
- Mais sensíveis a choques mecânicos: Exigem cuidados na instalação.
- Tempo de resposta mais lento: Especialmente em modelos encapsulados para proteção.
Aplicações:
Os sensores de temperatura RTD são muito usados onde a precisão e a estabilidade da medição térmica são essenciais, como por exemplo:
- Indústrias farmacêutica e alimentícia (controle rigoroso de processos).
- Laboratórios e pesquisa científica.
- Sistemas de automação industrial.
- Monitoramento de climatização em ambientes críticos.
- Usinas de energia e processos de refino.
Sensor de temperatura LM35
O LM35 é um sensor de temperatura moderno e eficaz, frequentemente usado por entusiastas de eletrônica e plataformas como o Arduino, ESP32, PIC, entre outros. Esse sensor possui a aparência de um transistor e converte a temperatura em sinais elétricos com extrema precisão.
A principal característica do LM35 é que ele fornece 10 mV por grau Celsius. Ou seja, se a temperatura ambiente for 25 °C, o sensor fornecerá uma saída de 250 mV. Diferentemente de outros sensores, ele já vem calibrado de fábrica para medir temperaturas em graus Celsius, eliminando a necessidade de conversões complexas.
Características do LM35:
- Saída de tensão linear (10 mV para cada grau Celsius).
- Faixa de trabalho entre -55°C e 150°C.
- Precisão de ±0,5°C.
- Baixo consumo de energia: Ideal para dispositivos alimentados por bateria.
- Compatível com microcontroladores: Pode ser conectado diretamente à entrada analógica.
Limitações:
- Saída analógica sensível a ruído: Requer cuidados com o aterramento e filtragem.
- Medições externas requerem encapsulamento: Para uso em ambientes agressivos, é necessário protegê-lo contra umidade e calor excessivo.
Aplicações:
- Muito popular entre projetos de prototipagem, o LM35 é usado em conjunto com Arduino para criar sistemas simples de monitoramento de temperatura.
- Projetos de automação residencial.
- Monitoramento ambiental (temperatura de ambientes internos)
- Controle de temperatura em gabinetes eletrônicos.
- Sistemas de ventilação e climatização.
- Projetos educacionais com Arduino e outros kits de prototipagem.
Como escolher o sensor de temperatura ideal?
Escolher o sensor certo depende de considerar aplicações específicas, faixas de temperatura necessárias e o ambiente em que o sensor será utilizado. Por exemplo:
- Para ambientes industriais extremos, termopares podem ser uma boa escolha devido à sua durabilidade e amplo alcance de temperatura.
- Já para maior precisão em temperaturas controladas, termorresistências como o Pt100 oferecem confiabilidade indiscutível.
- Para projetos eletrônicos menores, o LM35 é econômico e simples de usar.
Explore mais sobre sensores de temperatura e eletrônica
Os sensores de temperatura possuem uma vasta área de aplicação, e conhecer melhor seus tipos e características pode fazer toda a diferença nos seus projetos e decisões técnicas.
Se quiser aprender ainda mais sobre eletrônica, recomendamos que leia o artigo O que é diodo? Não perca essa oportunidade de aprofundar seus conhecimentos em um dos componentes mais versáteis e importantes atualmente.
