#062 - Termopar Tipo K

O termopar tipo K é certamente o sensor de temperatura mais popular atualmente.

Escrito e desenvolvido por Léo Corradini

Ele é usado em uma infinidade de modelos de multímetros.




Este pequeno dispositivo é um sensor usado para medir a temperatura da ponta do soldador.



Ele também é um termopar tipo K e é montado num aparelho com indicação digital da temperatura.




Termopar é constituído por dois fios de metais ou ligas diferentes, soldados entre si em uma de suas extremidades.
Essa junção é sensível ao calor, a grande vantagem do termopar é poder trabalhar em altas temperaturas.

Quando aquecemos essa junção ocorre a formação de uma tensão elétrica entre os dois fios que é função da temperatura e dos materiais usados, Thomas Seebeck descobriu esse fenômeno em 1821.
Essa tensão elétrica é na ordem de milivolts e tem que ser amplificada para permitir a medida por um voltímetro analógico ou digital.

Eles podem trabalhar em várias faixas de temperaturas e podem ser muito finos, o que reduz a inércia térmica e facilita a montagem.

Existem vários tipos de termopares, o tipo K é constituído por um fio com a liga metálica Cromel (+) e outro fio com a liga Alumel (-).

O termopar tipo K funciona entre -270 e 1200 °C e gera tensões na faixa de -6,458 a 48,838 mV (~ 41µV/°C).


Cromel -> 90% Ni e 10% Cr
Alumel -> 95,4% Ni, 1,8% Mn, 1,6% Si e 1,2% Al (magnética).

Alguns valores de tensão gerados por um termopar tipo K:


25°C -> 1,000 mV

200°C -> 8,137 mV
250°C -> 10,151 mV
300°C -> 12,207 mV
350°C -> 14,292 mV
400°C -> 16,393 mV
450°C -> 18,513 mV

Mas, acredito que os termopares que vêm com os multímetros chineses são na verdade cabos de extensão onde o erro pode ser na melhor das hipóteses de +/- 2°C, isso na faixa de 0 a 200°C, acima desse valor os erros são ainda maiores.

Cabos de extensão são feitos com ligas não tão precisas, mais baratas, usadas nas malhas de controle para levar o sinal do termopar até a instrumentação.

Assim, a compensação da junta de referência pode ser feita no aparelho que recebe o sinal do termopar.

Quando projetamos um voltímetro para medir a tensão gerada por um termopar devemos levar em conta dois aspectos importantes.


Um deles é que no outro extremo do termopar, onde ele é ligado à eletrônica, também vai surgir uma tensão que é proporcional à temperatura dessa junção porém de sinal contrário.

Esse ponto é chamado de junção de referência.
Dessa forma, a tensão percebida pelo voltímetro é a tensão gerada pela junção de medida menos a tensão gerada pela junção de referência.

Por exemplo, se a junção de medida estiver exposta a 400°C (16,393mV) e a temperatura da junção de referência for 25°C (1,000mV) teremos na entrada do voltímetro 15,393mV (16,393 - 1,000), ou seja o aparelho indicará um valor menor de temperatura.

Para resolver esse problema a eletrônica do voltímetro tem que adicionar automaticamente um valor de tensão equivalente à temperatura da junção de referência.

O outro problema do termopar é que a tensão gerada em função da temperatura não é linear.

Como os voltímetros são intrinsecamente lineares temos que adicionar uma correção a essa não linearidade do termopar.
Atualmente, com o uso dos microcontroladores, podemos criar sub-rotinas com equações que fazem a linearização.

Veja também:

Soldador com controle de temperatura
https://potassio-40.blogspot.com.br/2017/11/o-objetivo-deste-ensaio-e-determinar.html


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