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Sensor

Calculadora de temperatura RTD (PT100/PT1000)

Calcule a temperatura da resistência medida pelo PT100 ou PT1000 RTD (Detector de Temperatura de Resistência) usando a aproximação linear de Callendar-Van Dusen.

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Fórmula

T=R−R0R0⋅αT = \frac{R - R_0}{R_0 \cdot \alpha}
T— Temperatura (°C)
R— Resistência medida (Ω)
R₀— Resistência nominal a 0°C (Ω)
α— Coeficiente de resistência à temperatura (°C⁻¹)

Como Funciona

Esta calculadora converte a resistência RTD em temperatura usando a equação de Callendar-Van Dusen, usada por engenheiros de processo, técnicos de calibração e projetistas de automação industrial para medições de temperatura de precisão de -200 a +850 C. RTDs (detectores de temperatura de resistência) exploram a relação linear resistência-temperatura em platina pura: R (T) = R0 * (1 + A*T + B*T^2 + C* (T-100) T T* ^3) de acordo com a IEC 60751:2022. Os coeficientes padrão são A = 3,9083e-3/C, B = -5,775e-7 /C ^2 e C = -4,2735e-12/C ^4 (C se aplica somente abaixo de 0 C). Os sensores PT100 (R0 = 100 Ohm) fornecem sensibilidade de 0,385 Ohm/C; os sensores PT1000 (R0 = 1000 Ohm) fornecem 3,85 Ohm/C, permitindo a interface ADC direta do microcontrolador. A IEC 60751 define classes de precisão: Classe AA (+/- 0,1 C a 0 C), Classe A (+/- 0,15 C), Classe B (+/- 0,3 C) e Classe C (+/- 0,6 C). O coeficiente de temperatura alfa = 0,00385055 Ohm/Ohm/C é o padrão europeu (DIN/IEC); alguns sensores dos EUA usam alfa = 0,003916 (ASTM E1137).

Exemplo Resolvido

Problema: Um sensor PT100 de 4 fios lê 138,51 Ohm em um reator farmacêutico. Calcule a temperatura e verifique se ela atende à tolerância IEC 60751 Classe A.

Solução:

  1. Dados: R = 138,51 Ohm, R0 = 100 Ohm, coeficientes IEC 60751
  2. Para T > 0 C, use quadrático: R = R0* (1 + A*T + B*T^2)
  3. Reorganize: 138,51 = 100* (1 + 3,9083E-3*t - 5,775E-7*t^2)
  4. 1,3851 = 1 + 3,9083E-3*t - 5,775E-7*t^2
  5. Resolva o segundo grau: T = (A - sqrt (A^2 - 4*B* (1-R/R0)))/(2*B)
  6. T = (3,9083e-3 - sqrt (1,528e-5 + 2,224e-6))/(-1,155e-6) = 100,0 C
  7. Tolerância de classe A a 100 C: +/- (0,15 + 0,002*|T|) = +/- 0,35 C
Resultado: A temperatura é de 100,0 C. A leitura está dentro da tolerância de Classe A se a resistência do sensor estiver dentro de 138,51 +/- 0,135 Ohm (0,35 C * 0,385 Ohm/C).

Dicas Práticas

  • ✓Use conexão de 4 fios (Kelvin) para precisão de +/- 0,01 C; a conexão de 3 fios assume resistências de chumbo correspondentes e atinge +/- 0,1 C; 2 fios só são adequados para pequenas tiragens (<1 m) ou quando a resistência do chumbo é calibrada de acordo com ASTM E1137
  • ✓Limite a corrente de excitação a 1 mA para manter o autoaquecimento abaixo de 0,05 C em instalações industriais típicas; a 5 mA, o autoaquecimento em ar parado atinge 0,5-2 C, dependendo da construção do sensor
  • ✓Para temperaturas acima de 500 C, use RTDs de platina com isolamento cerâmico avaliado em 850 C; para aplicações criogênicas abaixo de -200 C, use RTDs de ferro e ródio de acordo com os padrões de calibração do NIST

Erros Comuns

  • ✗Usar a equação de dois termos abaixo de 0 C omite o coeficiente C cúbico, causando erros que excedem 0,5 C a -100 C e 2,5 C a -200 C de acordo com os cálculos do Anexo B da IEC 60751
  • ✗Valores confusos de PT100 (100 Ohm) e PT1000 (1000 Ohm) produzem 10 vezes mais erros de temperatura; verifique se R0 corresponde ao seu tipo de sensor antes do cálculo
  • ✗Ignorando a resistência do cabo em conexões de 2 fios: 1 m de fio de cobre de 24 AWG adiciona 0,17 Ohm, causando erro de 0,44 C nos sistemas PT100 (erro de 0,044 C no PT1000)

Perguntas Frequentes

PT indica platina, o material do elemento sensor. O número (100 ou 1000) é a resistência nominal em Ohms a 0 C de acordo com a IEC 60751. A platina é escolhida por sua estabilidade química, relação resistência-temperatura reproduzível e ampla faixa de operação (-200 a +850 C). O coeficiente de temperatura alfa = 0,00385055 Ohm/Ohm/C é padronizado internacionalmente, garantindo a intercambialidade entre os fabricantes.
O PT100 tem sensibilidade R0 = 100 Ohm e 0,385 Ohm/C; o PT1000 tem sensibilidade R0 = 1000 Ohm e 3,85 Ohm/C. O PT1000 fornece resolução 10x melhor para interface ADC direta (um ADC de 10 bits atinge resolução de 0,08 C versus 0,8 C para PT100 com alimentação de 3,3 V) e reduz os erros de resistência ao chumbo em 10x. O PT100 continua sendo o padrão industrial devido à instrumentação antiga; o PT1000 é preferido para novos designs embarcados pelos fabricantes de sensores Honeywell e TE Connectivity.

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