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Jorge Castilho Cabrita Engenheiro Electrotécnico (IST)/Professor do Ensino Secundário
lições
LIÇÕES DE ELECTRICIDADE
{CAPITULO II · corrente contínua Jorge Castilho Cabrita, Engenheiro Electrotécnico (IST)/ Professor do Ensino Secundário
18º. PARTE
Resistências - 3ª parte: Potenciómetros, resistências ajustáveis, caixas de resistências; Resistências não lineares: RTD.
Continua-se o estudo das resistências variáveis, suas características e aplicações e inicia-se um capítulo dedicado às resistências não lineares, começando pelas resistências dependentes da temperatura com incidência para as denominadas RTD. No próximo artigo serão analisadas outras resistências dependentes da temperatura. 41.2› POTENCIÓMETROS Os potenciómetros podem ser constituídos por vários materiais (figura 128). Bobinados Fio de liga resistente: - Cu-Ni para valores baixos - Cr-Ni para valores elevados Não bobinados - Película de filme de carvão - Carvão moldado - Filme metálicos - Metal vitrificado (cermet) - Plástico condutor
Nos que têm como elemento resistivo o Cermet (mistura cerâmica-metal), a variação da resistência, ao rodar o cursor, é mais suave que no carvão. São usados em aplicações de precisão. Quanto à finalidade, há dois tipos de potenciómetros: os de controlo e os de ajuste (figura 129).
cursores. Há dois tipos: em tandem (figura 130) e tipo concêntrico. No primeiro tipo um só eixo controla simultaneamente o deslocamento dos dois cursores. No tipo concêntrico o controlo dos dois cursores é independente, feito por dois veios, um no interior do outro.
Figura 128 . Potenciómetros: materiais do elemento resistivo
Figura 129 . Potenciómetros Figura 130 . Potenciómetro duplo em tandem 10 k:
Os potenciómetros bobinados destinam-se a potências elevadas. Nos de película de carvão, a mistura resistente de carbono é depositada sobre uma lâmina de baquelite. Destinam-se a aplicações gerais. Nos de carvão moldado, o elemento resistivo é moldado sobre uma base de baquelite também moldada. O contacto do cursor com a pista resistente é feito por uma escova de grafite, que tem propriedades lubrificantes, o que influi na longevidade do potenciómetro. Nos de filme metálico, o elemento resistivo é o óxido de estanho depositado sobre suporte de vidro. Nos de plástico condutor é usado um polímero condutor como elemento resistivo. Destinam-se a aplicações de precisão.
42.2.1› Potenciómetros de controlo Os de controlo (símbolos na figura 124) são normalmente usados em montagem potenciométrica e podem ser manobrados para controlar uma tensão. Podem também ser usados em série no circuito (só com dois terminais ligados, o cursor e uma das extremidades) para controlar o valor duma corrente. Os potenciómetros de menor potência mais usuais são de carvão (potenciómetros de carvão) e os destinados a veicular maiores potências são de fio de liga resistente enrolada em suporte cerâmico (potenciómetros bobinados). Estes últimos, de 1 : a 200 k:, destinam-se a potências de 2 a 500W. Existem potenciómetros duplos, com duas resistências variáveis independentes e dois
Os potenciómetros podem ou não ter interruptor. Além dos potenciómetros com deslocamento circular do cursor, existem outros em que o deslocamento é rectilíneo. Têm múltiplas aplicações, nomeadamente em controlos de volume, de sintonia, em aparelhos de áudio e de vídeo, assim como em mesas de mistura de áudio. São exemplos potenciómetros com valores de 2 k:, 5 k:, 10 k:, 20 k:, 50 k:, 100 k:, 200 k: para potências de 0,015W, 0,025 W, 0,03 W, 0,05 W, 0,1 W, com tolerância de 20%. Há potenciómetros lineares (LIN), logarítmicos (LOG) e anti-logarítmicos (ANTI-LOG). Nos potenciómetros LIN um deslocamento
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A curva de variação da resistência com a temperatura é a mais linear de entre os vários sensores de temperatura. Na figura 139 mostram-se gráficos de variação da resistência com a temperatura para a resistência de platina de 100 :, de níquel de 120 : e de cobre de 100 :.
Figura 141 . RTD: película fina
com flanges). São comuns cabeças de protecção como se mostra na figura 142. Estas destinam-se a proteger os terminais saídos do elemento sensor e a estabelecer as ligações entre estes e aparelhos de leitura e controlo a eles ligados. Consoante a utilização, há cabeças de ferro fundido, alumínio, plástico ou aço inoxidável.
Figura 139 . RTD: variação da resistência com a temperatura
Estas curvas foram obtidas a partir de tabelas de valores. Sendo os gráficos sensivelmente lineares, o valor da resistência R a uma temperatura T é dado por R # R0 + R0 D T em que R0 é a resistência à temperatura de 0 ºC e D é o coeficiente de temperatura. Há basicamente três estilos de RTD de platina: elemento bobinado, em bobina e em película fina. O primeiro é o mais simples e o único que é usado também para o níquel e o cobre (figura 140). O fio sensor está bobinado em torno de um suporte isolante. O elemento sensor é ligado aos terminais externos.
Figura 140 . RTD: bobinada
Para medidas de grande precisão em baixa temperatura existe uma versão em que são feitas bobinas de fio de platina, semelhantes às dos filamentos das lâmpadas de incandescência, que são introduzidas em cavidades cilíndricas de um cilindro de óxido de alumínio, protegidas por um pó cerâmico de alumina muito fino envolvendo-as e destinado a proteger o elemento de esforços mecânicos, tais como vibrações. O elemento de película fina (10 a 100 Å)1 de platina revestido por epoxi ou vidro é depositado sobre um substrato cerâmico (figura 141). Há resistências de 100 :, 500 : e 1 k:. Têm as vantagens de serem baratas e terem pouca massa térmica, mas não são tão estáveis como as bobinadas. Exteriormente as sondas podem ter diversos aspectos consoante o meio e a temperatura. Nomeadamente há vários acessórios de protecção, de fixação (com rosca, com baioneta, 1
Å - símbolo para Ångstrom ; 1 Å = 10 -10 m = 0,1 nm
Anders Jon Ångström (1814-1874) (lê-se aproximadamente "ongstram") foi um astrónomo e físico sueco. Nasceu em Lögdö (Medelpad). Estudou na Universidade de Uppsala e foi professor de física. Em 1867 tornou-se secretário da Sociedade Real das Ciências em Uppsala. Foi um dos pioneiros da espectroscopia, tendo descoberto hidrogénio na atmosfera do Sol em 1862. Em 1872 recebeu a Medalha Rumford. O seu nome foi dado a uma unidade de medida para dimensões muito pequenas, atómicas ou moleculares.
Figura 142 . RTD com cabeçote
Existem sensores de platina para montagem em superfície com o formato de chip resistor (ver ponto 38.5), com resistências de 100 : e 1 k: (a 0 ºC), com tolerâncias entre 0,5% e 5%. Há três configurações de resistências no que respeita aos terminais: com dois, com três e com quatro fios. Isto tem a ver com o método de medida utilizado, que depende da precisão desejada e dos instrumentos usados na medida. Adiante (ponto 50.5) se explicarão as diferenças entre estas três configurações.
exercícios RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO PROPOSTO NO NÚMERO ANTERIOR
EXERCÍCIO 31 Vi = 9000000+900000+90000+9000+1000 1000 = = 0,0001A 10000000 V4 = 1000 X I = 1000 X 0,0001 = 0,1 V V3 = V4 + 9000 X I = 0,1 + 9000 X 0,0001 = = 0,1 + 0,9 = 1 V V2 = V3 + 90000 X I = 1 + 90000 X 0,0001 = = 1 + 9 = 10 V V1 = V2 + 900000 X I = 10 + 900000 X 0,0001 = = 10 + 90 = 100 V I =