INSTRUMENTO DE CALIBRAÇÃO PARA SENSORES DE TEMPERATURA DO TIPO PT-1000 Leonaldo José Ly do Nasciento 1 e Diógenes Montenegro Goes de Brito Silva 2 1 Doutondo do proga de Pós-Gduação e Engenharia Mecânica UFPB /João Pessoa; e-ail: leonaldoli@ig.co.br 2 Técnico de Labotório Eletrônica/ LES-Lab.de Energia Solar / UFPB: diogenesgbs@gail.co Resuo: Este artigo apresenta u instruento de calibção pa os sensores de tepetu da série pt. Ele é coposto pelos sensores de tepetu pt-1000, circuito eletrônico de condicionaento de sinais elétricos, placa de aquisição de dados do tipo DAQx 6211 e software LabVIEW, abos da National Instruents, terôetro digital, ódulo teroelétrico, circuito eletrônico de potência MOSFET IRF630, dissipador de calor co cooler, fonte de tensão DC de -5V, +5V, -12V, +12V e abiente térico. Os sensores de tepetu a sere calibdos são colocados no interior do abiente térico cuja tepetu é controlada por u controlador PID ipleentado nu proga coputacional desenvolvido no abiente do LabVIEW que perite variar a tepetu nua faixa de -1 o C a 100 o C co precisão de até 0,01 o C. Esse proga é coposto por u diaga de blocos e u painel frontal que representa a interface co o usuário e por onde o eso ent co dados que serão processados pelo proga, tais coo: tepetu de referência, parâetros do controlador PID, tepo de espe pa gvação de dados co extensões (.txt e.xls) e noe de arquivos de dados (tepetu e tensão elétrica). Atvés do painel frontal, o usuário define sua faixa de tepetu e o local de gvação dos dados. E cada arquivo de dados serão arazenados os núeros de dados, os valores de tepetu e de tensão de cada sensor nua quantidade definida pelo usuário. Co esse conjunto de dados, o usuário pode fazer a correlação da tepetu versus tensão de cada sensor, be coo seu ttaento estatístico tais coo: édia, variância, desvio padrão, equação de ajuste de curva e correlação. Co este instruento é possível obter correlações da orde de 0,9999. Palavs-chave: daqx 6211, labview, ódulo teroelétrico, osfet irf630, pt-1000 1. INTRODUÇÃO A tepetu está sepre presente e todos os fenôenos físicos, quíicos e téricos e fazer o seu controle tornou-se ua necessidade de uitos pesquisadores no undo inteiro e tbalhos científicos e acadêicos na deterinação de certas propriedades da atéria. Co os avanços tecnológicos ocorridos na área da icroeletrônica fize crescer o interesse de pesquisadores pelos circuitos integdos especialente os SMD Surface Monting Device, e co essa tecnologia fo desenvolvidos, não só diversos circuitos eletrônicos a fi de controlar a tepetu de u deterinado sistea, ais tabé os icrocontroladores e os icroprocessadores. Co essa tecnologia surgi os coputadores digitais co poderes de processaento cada vez ais rápidos e softwares baseada e linguagens de progação e textos (C, FORTRAN) e gráfica (G, LabVIEW). E NASCIMENTO (2004) foi desenvolvido u sistea de controle terorresistivo autocopensado pa ser aplicado na obtenção de alta exatidão e estabilidade de resposta de circuitos eletrônicos, confeccionados co tecnologia IC SMD (Integte Circuit Surface Mount Device), circuito integdo co coponentes pa ontage de superfície. O sistea de controle de tepetu consiste de u circuito eletrônico associado a u eleento terorresistivo que desepenha tanto a função de sensor quanto de atuador, confeccionado e ua placa de circuito ipresso. Pa se fazer o controle da tepetu nu interior de u deterinado abiente de qualquer sistea físico é necessário a presença de u controlador de tepetu. Existe
vários tipos de controladores que pode ser usados no controle de tepetu. Controlador fuzzy (ou lógica nebulosa), controlador neul, controlador on-off, controlador PID, etc. E ANDREA (2010) foi feito u estudo teórico e experiental da dinâica de tepetu no interior de ua cavidade cilíndrica, onde u controlador PID foi utilizado no controle da tepetu interna do cilindro pa deterinar a difusividade térica de u líquido (água). U controlador fuzzy foi usado no controle da vazão e u controlador on-off no controle da potência térica de cobustão nua tese de doutodo: aplicação da lógica fuzzy no controle da cristalização de u sistea de refrigeção por absorção co par água-broeto de lítio por MARQUES (2010). Até aqui se pretendeu apresentar a iportância do abiente térico controlado e do controlador de tepetus utilizando o controlador proporcional, derivativo e integl PID coo eleentos integntes deste instruento de calibção citado neste artigo. Na seção seguinte será apresentada essa inforação co detalhes. 2. MATERIAL E MÉTODOS Coo foi citado acia, esse instruento de calibção te coo finalidade a calibção de sensores terorresistivos coo os pt-100 ou pt-1000 fabricados co aterial de platina e que possui ua curva de resistência versus tepetu bastante linear. A figu 1 ilust a resistência da platina e função da tepetu. Observa-se sua linearização e relação a outros ateriais. Figu 1 - Resistência de alguns etais usados na fabricação de terorresistências coo função da tepetu. Pa se obter o valor de tepetu usando esses sensores de platina foi preciso converter sua variação de resistência e tensão elétrica. Pa isso, foi utilizado co esses sensores u circuito eletrônico de condicionaento de sinais. Esse circuito foi desenvolvido no Labotório de Energia Solar L.E.S. da UFPB, capus de João Pessoa-PB e que pode ser visto na figu 2. Figu 2 Circuito eletrônico de condicionaento de sinais pa os pt-1000
Pa que esses níveis de tensão pudesse chegar ao painel frontal do proga no LabVIEW, sere processados e arazenados e arquivos de dados, foi necessário conectá-lo a ua placa de aquisição de dados chaada de DAQx 6211 do fabricante da National Instruents. A figu 3 ost u DAQx 6211. Figu 3 DAQx 6211 da National Instruents. Fo atvés de suas entdas analógicas que os sinais de tensão chega até ao proga após sua configução. O eleento que executou a função de atuador do ódulo teroelétrico usado neste instruento de calibção foi o tnsistor de potência MOSFET IRF630. As cacterísticas técnicas e seu síbolo pode ser vistos na figu 4. Figu 4 - Cacterísticas técnicas do tnsistor MOSFET IRF630 Pa variar a tepetu interna do abiente térico de -2 o C a 100 o C foi utilizado u ódulo de efeito Peltier ou ódulo teroelétrico. A figu 5 ilust u ódulo desse.
Figu 5 Módulo teroelétrico O instruento de calibção foi controlado por u proga coputacional desenvolvido no abiente do LabVIEW que roda na platafora Windows. Nele fo ipleentados todos os eleentos essenciais à execução deste projeto. O controlador de tepetu PID foi construído utilizando as ferentas do próprio LabVIEW no diaga de blocos e entre outs funções. A figu 6 ost essa progação. Figu 6 Painel frontal do proga coputacional no LabVIEW 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Uns dos resultados obtidos de ua série de experiências desse calibdor pode ser visto na tabela 1. Nela podeos observar quatro colunas ua pa cada sensor de tepetu do tipo pt-1000 (poderia ser o pt-100).
Tabela 1 Tabela obtida do proga LabVIEW deste instruento de calibção. N o Tepetu ( o C) 1000 1 1000 2 1000 3 1000 4 01 25,0 0,518069 0,501411 0,521500 0,519512 02 21,6 0,448240 0,432483 0,450391 0,449727 03 17,8 0,372756 0,357882 0,373685 0,374642 04 15,9 0,336383 0,322338 0,336840 0,338747 05 13,4 0,283379 0,270136 0,283027 0,286357 06 10,5 0,220359 0,208163 0,218786 0,222596 07 7,8 0,165143 0,153760 0,162593 0,167305 08 4,8 0,105610 0,094865 0,101991 0,108240 09 0,4 0,008958 0,014467 0,007313 0,011325 A seguir serão construídos os gráficos de todos os pt-1000 da tepetu versus tensão. O software utilizado aqui foi Excel 2010 da Microsoft. As figus 7, 8, 9 e 10 ost esses gráficos. Te pe tu do pt - 10 00 e Tepetu do pt-1000 x tensão Tensão e volts Figu 7 Gráfico da tepetu do pt-1000 1 e função da tensão. Te pe tu do pt - 10 00 e ⁰C Tepetu do pt-1000 x tensão Tensão e Figu 8 Gráfico da tepetu do pt-1000 2 e função da tensão.
Te pe tu do pt - 10 00 e ⁰C Tepetu do pt-1000 x tensão Tensão e Figu 9 Gráfico da tepetu do pt-1000 3 e função da tensão. Tepetu do pt-1000 x tensão Tepetu do pt-1000 e ⁰C Tensão e Figu 10 Gráfico da tepetu do pt-1000 4 e função da tensão. 4. CONCLUSÕES Observando os gráficos das figus 7, 8, 9 e 10 que fo os resultados obtidos deste projeto, chega-se a conclusão de que esse instruento de calibção pode ser utilizado pa a calibção de sensores de platina do tipo pt-1000; O controlador PID ipleentado neste proga controla a tepetu co precisão e pode ser usado tanto pa o controle de processo coo no de onitoento; Este proga é confiável onde se procu precisão e edidas de tepetus e que tenha ua correlação de 0,9997! AGRADECIMENTO Agdeceos ao Labotório de Energia Solar da UFPB capus de João Pessoa-PB, ao IFAL capus de Palei dos Índios-AL e ao CNPq pelo incentivo financeiro e oportunidade de desenvolver esse projeto.
REFERÊNCIAS ANDRÉA, S. S. de Olivei, ESTUDO TEÓRICO EXPERIMENTAL DA DINÂMICA DE TEMPERATURA NO INTERIOR DE UMA CAVIDADE CILÍNDRICA, tese de doutodo e Engenharia Mecânia, UFPB, 2010. MARQUES, J. E. SOARES, Aplicação da Lógica Fuzzy no Controle da Cristalização de u Sistea de Refrigeção por Absorção co par Broeto de Lítio, tese de doutodo e Engenharia Mecânica, UFPB, 2010. NASCIMENTO, L. J. L., Sistea de Controle Terorresistivo Autocopensado, dissertação de estdo e Engenharia Mecânica, UFPB, 2004.