Termopar

Amplamente utilizados em diversos dispositivos industriais, automotivos e de consumo, os Termopares são autoalimentados e não requerem estimulação; eles operam em uma faixa de temperatura muito mais ampla (até +2000°C) do que outros sensores comuns. Os termopares nus têm um tempo de resposta muito rápido, permitindo que as medições de temperatura sejam feitas sem atrasos significativos na operação do sistema. Os termopares são feitos de dois fios de metal diferentes unidos. A tensão de saída resultante é muito pequena (cerca de 40μV/°C para um Termopar tipo K) e requer um condicionamento de sinal complexo (incluindo compensação e amplificação de extremidade fria). Há vários tipos de termopares, cada um indicado por uma letra. O termopar mais amplamente usado é o termopar tipo K.

Características do tipo de termopar

Projeto de circuito de termopar

Embora os termopares tenham muitas vantagens, eles apresentam certos desafios de projeto porque sua tensão de saída ao medir temperatura é muito pequena e requer amplificação de alta precisão. A sensibilidade dos termopares ao ruído externo, especialmente quando são necessários cabos longos entre o termopar e o circuito de medição, também apresenta certos desafios. Outro problema é o termopar adicional criado no ponto onde os fios do termopar se conectam ao fio de cobre (ou traço). O fio de cobre é conectado ao circuito de condicionamento de sinal para formar outro termopar. Este ponto é chamado de junção fria. A junção entre o metal A e o metal B é a junção do termopar primário (também chamada de “junção quente”, embora possa estar em uma temperatura mais baixa do que a junção fria). A tensão de saída do circuito representa a tensão do termopar menos a tensão de um termopar semelhante na temperatura da junção fria.

Por exemplo, se o termopar estiver a +525°C e a temperatura da junção fria for +25°C, V(OUT) indicará +500°C. Para compensar o efeito da junção fria, a temperatura da junção fria deve ser medida e a tensão do termopar que seria gerada nessa temperatura adicionada ao valor V(OUT):

V（OUT） = V（TC ）- V（CJ ）

V（TC ）= V（OUT） + V（CJ ）

Um Sensor De Temperatura pode ser colocado na posição da extremidade fria e a temperatura medida pode ser usada para compensar a temperatura da extremidade fria para completar a correção de erro. O circuito de conversão de termopar para digital, incluindo compensação de junção fria. Um amplificador operacional de precisão e Resistores fornecem ganho para o sinal de saída do termopar, que normalmente está na faixa de milivolts. O sensor de temperatura na junção fria monitora o valor da temperatura, e o ADC emite dados com a resolução necessária. Normalmente, a calibração é necessária para corrigir a tensão de deslocamento do amplificador, bem como erros de resistor, sensor de temperatura, referência de tensão e realizar a linearização. As etapas acima devem ser executadas para corrigir os efeitos não lineares da relação temperatura-tensão do termopar.