Download - Uso de Sensores
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Uso de Sensores
Termômetro utilizando a porta de jogos do computador
Alexandre Alves dos Santos Alexandre Alves dos Santos FariasFarias
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Introdução
O projeto consiste na construção de um termômetro digital tendo como base a utilização de um termistor e a porta de jogos de um computador.
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Porta de Jogos
O princípio de funcionamento do instrumento é similar ao de um joystick.
Quatro entradas analógicas e quatro digitais.
Medimos temperatura usando apenas as entradas analógicas (sticks), ou seja, os pinos 3, 6, 11 ou 13 existentes no conector DB15 (quinze pinos).
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Porta de Jogos
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Porta de JogosCircuito Elétrico da Porta de Jogos
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Entrada AnalógicaResolução de 8 bits, isto significa que é
possível medir 28 (= 256) valores distintos nesta entrada.
Concebida para trabalhar com um potenciômetro cuja resistência varia desde zero até aproximadamente 100 kΩ.
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Aquisição de DadosCom o auxílio de um software apropriado é
possível fazer o computador ler e armazenar as resistências que variam.
AqDados 2.0, desenvolvido por Ives S. Araújo da UFRGS.
Linguagem Logo.
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SensorPara medidas de temperatura, é
necessário conectar na entrada analógica um sensor cujo valor da resistência depende da temperatura.
Sua resistência deve estar dentro da faixa de operação da entrada analógica ao longo de toda a experiência.
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TermistorTermistor é um semicondutor fabricado à base de
um óxido metálico, cuja resistência varia com a mudança na temperatura.
NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) - termístores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo.
PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) - termístores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é positivo.
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Termistor
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Termistor NTCTipicamente utilizável para medidas na faixa de -
50º C a 150ºC.É constituído por uma liga de óxidos metálicos
principalmente manganês, níquel, cobalto, cobre ou ferro.
Na fabricação, dois destes metais são unidos numa mistura que é sintetizada em elevada temperatura.
Variando o tipo de óxido, temperatura e atmosfera onde é realizada a síntese, tem-se curva características R-T diferentes para cada NTC.
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Montagem
A montagem consiste na conexão elétrica de um termistor entre um pino +5V e um dos pinos 3, 6, 11 ou 13, interpretados pelo computador como leituras de resistência variável.
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Calibragem
Transformar as leituras feitas pelo computador, dadas em unidade de resistência elétrica, em temperatura.
O valor da resistência dado pelo computador é obtido pela equação: t(μs) = 22,4 + 11 x R , onde t é o tempo que demora um capacitor, que está em série com o termistor, para carregar.
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Calibragem
Um boa aproximação para a resistência do NTC em função da temperatura para variações de até 50° C tem a seguinte forma:
E sua inversa logarítmica:
Para um termistor de 100kΩ, a incerteza foi de ±2°C para utilização dentro da faixa de até 50°C de variação. Para até 80°C, incerteza de ±4°C.
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Calibragem
Para calibragem, deve-se definir os parâmetros a e b das equações do NTC.
Pode ser feita pela escolha de duas temperaturas conhecidas: T1 e T2. Medindo-se R(T1) e R(T2), através do AqDados 2.0, obtêm-se a e b pela solução de um sistema de duas equações e duas variáveis.
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Calibragem
Conhecidos a e b, utiliza-se a equação 2 para converter, através de uma planilha eletrônica de dados, cada valor de resistência elétrica em um valor de temperatura.
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AqDados 2.0
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VantagensBaixo Custo;
Armazenamento quase instantâneo das informações em planilhas de dados;
Separação física entre a unidade termossensível e o mostrador.
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ReferênciasARAUJO, I. S. et al. Medindo temperatura com um termistor
do tipo NTC conectado à porta de jogos. Disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/material/joystickNTC.html. Acesso em 13 set. 2007.
HAAG, Rafael - Aquisição automática no laboratório de Física da escola de ensino médio, VIII WIE: Workshop de Informática na Escola. Florianópolis 17 a 19/07/2002.
CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. – Projete você mesmo experimentos assistidos por computador: construindo sensores e analisando dados – Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 22, n. 3, p. 421-425, 2000.