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Circuito do Medidor de Temperatura do Termopar de 100°C a 1000°C

O post explica um circuito simples de medidor de temperatura de termopar baseado em amplificador operacional que pode ser usado para medir altas temperaturas na faixa de 100 ° C a 1000 ° C, em aquecedores, fornos, fornos tec.

O que é um termopar

Um termopar é a forma mais simples e barata de dispositivo sensor de temperatura, construído usando alguns metais diferentes. Os dois fios de metal diferentes são firmemente unidos ou fundidos em uma de suas extremidades, enquanto as extremidades abertas opostas são conectadas a um milivoltímetro sensível ou a um circuito de amplificador operacional.

Quando a extremidade fundida do fio é aquecida, a corrente começa a fluir através do fio e uma diferença de potencial começa a se acumular na extremidade aquecida e nas extremidades frias do lado oposto. Como resultado, o medidor começa a indicar uma diferença de potencial, que é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre as extremidades opostas do fio, ou entre a extremidade quente e a extremidade fria.

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CIRCUITO DO MEDIDOR DE TEMPERATURA DO TERMOPAR DE 100°C A 1000°C 13

Funcionamento Básico do Projeto

Neste projeto de circuito medidor de temperatura de termopar de 100 °C a 1000 °C, um par de metais de liga especial (Cromelo/Alumelo) são necessários com suas extremidades unidas ou fundidas. Por exemplo, uma das extremidades de um fio CROMADO e um fio de Alumínio pode ser torcida firmemente e as outras extremidades conectadas a um milivolímetro.

Agora, se você aquecer as extremidades torcidas dos fios, encontrará uma pequena quantidade de eletricidade sendo gerada nas extremidades livres dos fios e uma deflexão aparecendo na agulha do medidor.

No entanto, ao contrário de um termistor, a resposta do termopar não depende da quantidade de calor aplicada às extremidades do fusível, mas a leitura do medidor será proporcional à diferença de calor entre as extremidades do fusível trançado dos fios e as extremidades que são unidas ao metro.

As extremidades torcidas ou fundidas do fio do termopar são chamadas de “extremidade quente” e as extremidades dos lados opostos são chamadas de “extremidades frias”. Portanto, o potencial elétrico que se desenvolve nas extremidades frias é, na verdade, proporcional à diferença entre a temperatura na extremidade quente e na extremidade fria do conjunto do fio do termopar.

Por exemplo, suponha que se encontrarmos a leitura do medidor aumentando a uma taxa de 4 mV por 100 °C aplicada nas extremidades fundidas dos fios, e a temperatura na extremidade fria conectada ao medidor é de 22 °C, então com o medidor a leitura a 4 mV indicaria que a temperatura real na extremidade fundida é 100 + 22 = 122 °C.

Descrição do circuito

A figura de um circuito de medidor de termopar mostrado abaixo é provavelmente a mais simples de seu tipo. Ele emprega um único amplificador operacional IC 741 como dispositivo ativo, alguns resistores e um medidor de mA para exibir a leitura da temperatura.

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CIRCUITO DO MEDIDOR DE TEMPERATURA DO TERMOPAR DE 100°C A 1000°C 14

A energia é aplicada a partir de um par de baterias PP3 de 9 V. O ganho do medidor é ajustado e ajustado para todas as faixas de temperatura universalmente através do pré-ajuste P1. Esta configuração é feita dependendo da faixa e valor do medidor de mA. O pré-ajuste P2 é usado para ajustar a tensão de saída de compensação do amplificador operacional IC 741. Ele é ajustado até que a agulha seja empurrada para a marca zero exata, enquanto o sistema não está detectando nenhuma temperatura.

O divisor resistivo criado com R3 e o pré-ajuste P3 permitem o ajuste de correção da temperatura ambiente para o medidor.

Este circuito medidor de temperatura de termopar simples apresenta duas faixas de temperatura úteis para selecionar, uma é de 0 a 100 e a outra é de 0 a 1000. Essa faixa pode ser selecionada com uma rápida alternância da chave seletora K1.

A entrada do sensor termopar Chromel/Alumel é conectada ao circuito através de uma tomada comum de 3,5 mm, conectada à chave seletora K1.

Quando o termopar (TC) é conectado ao K1, ele causa um curto-circuito na entrada não inversora do amplificador operacional com o terra. Em seguida, se removermos o TC de K1, a entrada (+) do amplificador operacional é removida do solo, e neste medidor o medidor deve mostrar zero. Se não, então ajuste o offset nulo pré-ajustado P2 até que a agulha atinja o ponto zero no medidor.

Após conectar o TC ao soquete K1, deve-se manter a agulha do medidor em zero até que seja criada uma diferença de temperatura entre as duas extremidades do TC. Caso você encontre um pequeno desvio no lado da agulha do medidor devido à diferença de temperatura ambiente entre o “hot end” e o “cold end” do TC, isso pode ser corrigido ajustando cuidadosamente a predefinição P3, até que o ponteiro indique a temperatura ambiente no medidor. Agora, seu medidor de termopar está pronto para uso.

Como configurar

No parágrafo acima aprendemos o procedimento básico para configurar os 3 presets da unidade. O seguinte explica o método preciso de configuração do circuito do medidor de temperatura do termopar.

  • Verifique o zero mecânico do milivolímetro
  • Ajuste os presets P1 e P2 na metade e ajuste o preset P3 em zero (terra)
  • Remova o TC do plugue jack e ligue a fonte de alimentação.
  • Ajuste o pré-ajuste P2, usando uma chave de fenda para que a agulha do medidor assente na marca zero
  • Ajuste o P3 predefinido até que a agulha do medidor exiba ou indique a temperatura ambiente exata ou a temperatura ambiente.
  • Agora, insira o TC no soquete jack e mergulhe a ponta fundida do TC em água muito quente, a uma temperatura conhecida entre 100 °C e 1000 °C
  • Agora, com muito cuidado, ajuste o P1 predefinido até que a agulha do medidor indique a temperatura correta no mostrador calibrado.

Lista de peças

  • 1/4 MFR 1%
  • R1 = 1k
  • R2 = 1,5k
  • R3 = 150 Ω
  • R4 = R5 = 2,7k
  • P1 = potenciômetro de 100k
  • P2 = potenciômetro de 10k
  • P3 = potenciômetro de 47 Ω
  • IC1 = 741 ou qualquer outro amplificador operacional padrão
  • Medidor = Pode ser qualquer medidor de 0 a 100 mV
  • K1 = interruptor deslizante simples
  • 1 interruptor bipolar ou um interruptor duplo (slide ou alavanca)
  • 1 tomada de 3,5 mm
  • 1 ficha jack 3,5 mm
  • 2 tomadas para pequenas baterias de 9 V
  • 2 baterias miniatura de 9 V PP3
  • 1 circuito impresso 66 x 40 mm a ser feito
  • 8 terminais para circuito impresso
  • 1 termopar Chromel/Alumel

Projeto PCB

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CIRCUITO DO MEDIDOR DE TEMPERATURA DO TERMOPAR DE 100°C A 1000°C 15
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Layout da fiação

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CIRCUITO DO MEDIDOR DE TEMPERATURA DO TERMOPAR DE 100°C A 1000°C 17

Outro circuito amplificador de termopar simples

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CIRCUITO DO MEDIDOR DE TEMPERATURA DO TERMOPAR DE 100°C A 1000°C 18

Um termopar geralmente é composto por dois metais diferentes soldados ou soldados juntos em uma extremidade, neste caso ferro e constante.

Quando a temperatura na solda flutua, a fem gerada nos terminais A e B é aplicada à entrada não inversora do comparador ICI.

A fem é comparada a uma tensão de referência de 0,7 V fornecida à entrada inversora do amplificador operacional. O potencial entre os terminais A e B é similarmente de 0,7 V quando a temperatura na solda do termopar está em torno de 150 °C.

Em seguida, o comparador comuta, fazendo com que o LED acenda, sinalizando que o limite de temperatura pretendido foi atingido. O terminal constantan deve ser conectado a A, enquanto o terminal de ferro deve ser soldado a B.

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FONTE


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