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1) O que é um PT100?

UM PT100 é uma platina Rexistência Ttemperatura Ddetector (RTD) cuja resistência é 100Ω a 0°C. Sua resistência aumenta linearmente com a temperatura, proporcionando alta precisão, Assim, estabilidade, e baixa deriva de −200 °C a +600…850 °C (o intervalo depende do tipo de elemento). Comparado com termopares e termistores, os PT100 oferecem um excelente equilíbrio de precisão, Assim, repetibilidade, e robustez para aplicações industriais e de construção.

2) Padrões e Curvas Internacionais

  • Padrão primário: CEI 60751/EN 60751

    • Nominal R₀ = 100Ω a 0°C

    • Coeficiente de temperatura α = 0,00385Ω/Ω/°C (curva europeia)

  • Legado/alternativa: α = 0,003916 (curva mais antiga dos EUA).

    • O padrão do Winsen é CEI 60751 (α = 0,00385) salvo especificação em contrário.

Equação de Callendar-Van Dusen (IEC 60751):

Para 0…+850°C:

R(t)=R0(1+UMt+Bt2)R(t) = R_0 esquerda(1 + A t + B t^2 direita)

Para −200…0 °C:

R(t)=R0[1+UMt+Bt2+C(t-100)t3]R(t) = R_0 esquerda[1 + A t + B t^2 + C(t-100)t^3 direita]

com constantes:

UM=3.9083×10-3, Assim,B=-5.775×10-7, Assim,C=-4.183×10-12A = 3,9083vezes10^{-3},quad B = -5,775vezes10^{-7},quad C = -4,183vezes10^{-12}

Pontos de referência (α = 0,00385):

  • 0 °C → 100,00Ω

  • 100ºC → ≈ 138,51Ω

  • −100°C→ ≈ 60,26Ω

3) Classes de tolerância (intercambialidade)

Por CEI 60751 (limites típicos de erro à temperatura t em °C):

Aula Tolerância (°C) Notas
AA ±(0,10 + 0,0017|t|) Precisão do mais alto padrão; alcance mais curto
UM ±(0,15 + 0,002|t|) Alta precisão, comum em processo/LAB
B ±(0,30 + 0,005|t|) Econômico, robusto
C ±(0,60 + 0,010|t|) Uso geral/gama mais ampla

Exemplo: No 100°C, Classe A ≈ ±(0,15 + 0,2) = ±0,35 °C; Classe B ≈ ±0,80 °C.

4) Tipos de Elementos e Faixas Operacionais

Elemento Construção Faixa Típica Prós Considerações
Fio enrolado Fio de platina em núcleo de cerâmica/vidro −200…+600/850°C Best stability & high-temp range Um pouco maior, custo mais alto
Filme fino (chip) Pt pulverizado em substrato cerâmico −50…+150/200 °C Resposta compacta, rápida, econômica Alcance mais estreito, um pouco mais de desvio

5) Métodos de fiação: 2, 3, 4 fios

Método Descrição Impacto de precisão Uso típico
2 fios Sensor em série com dois terminais A resistência do chumbo adiciona erro Cabos curtos, HVAC de baixo custo
3 fios Adiciona um terceiro lead a compensar resistências de chumbo iguais Padrão da indústria para fiação de campo Entradas CLP/DCS; precisão moderada
4 fios (Kelvin) Pares de corrente e sentido separados Melhor precisão; independente de chumbo Laboratórios, transferência de custódia, equipamentos de calibração

6) Electrical Excitation & Self-Heating

  • Usar corrente constante excitação (tip. 00,1–1,0 mA) ou ponte raciométrica.

  • Autoaquecimento: ∆T ≈ P × (K/W) onde P = I²R.

    • Coeficientes típicos de autoaquecimento: 00,05–0,4 K/mW (depende do meio e do fluxo).

  • Minimizar erro por: baixa corrente de excitação, pulsado/duto ciclado medição e bom acoplamento térmico ao meio.

7) Response Time & Mechanics

  • Tempo de resposta (t₀.₉): função de diâmetro da bainha, Assim, velocidade do fluxo, e instalação.

    • Exemplo: ponta de 3 mm em água em movimento pode alcançar t₀.₉ ≈ 3–8 s; no ar parado significativamente mais tempo.

  • Materiais de bainha: SS304/316L, Assim, Inconel, Revestido com PTFE para corrosivos.

  • Diâmetros da sonda: 3 mm / 4,5 mm / 6 mm / 8 mm comum.

  • Proteção de entrada: até IP65–IP68 com envasamento e prensa-cabos adequados.

8) Tabela típica de resistência PT100 (α = 0,00385)

°C Oh °C Oh °C Oh
−50 80,31 0 100,00 50 119,40
−25 90,19 25 109,73 75 129.07
−10 95,48 40 115,54 100 138,51

(Indicativo; use equações CVD para cálculos precisos ou solicite tabelas de consulta Winsen.)

9) PT100 vs Termopar vs Termistor

Atributo PT100 (RTD) Termopar (por exemplo, Tipo K) Termistor NTC
Precisão Alto (Classe A/B) Moderado (precisa de CJC) Alto perto do ponto de ajuste
Estabilidade/deriva Excelente Bom-moderado Moderado (envelhecimento)
Faixa −200…+600/850°C Até 1200–1300°C Estreito (−40…+150 °C típico)
Linearidade Bom Justo Não linear (íngreme)
Nível de sinal 0–300 Ω (precisa de condicionamento) Nível μV (precisa de amplificador/CJC) kΩ – Ω (divisor simples)
Fiação 2/3/4 fios Ligas especiais de 2 fios 2 fios
Melhor para Precisão, estabilidade Alta temperatura, robusto Custo, detecção local rápida

10) Transmitters & Interfaces

  • Transmissores principais/trilhos: Converter PT100 em 4–20 mA (loop de 2 fios), Assim, 0–10 V, ou digital (HART/Modbus/IO-Link).

  • Direto para PLC: Muitos cartões PLC/DCS AI aceitam PT100 de 3/4 fios com linearização por CEI 60751.

  • Opções de Winsen: Sondas compactas com integração 4–20 mA ou RS-485/Modbus RTU, intervalo configurável (por exemplo, −50…+150°C, Assim, 0…+200°C).

11) Melhores práticas de instalação

  • Comprimento de imersão: ≥ 10× diâmetro da sonda (ou 5× com designs sensíveis à ponta) para reduzir erros de condução da haste.

  • Poços termométricos: Usar para pressão/corrosivo mídia e fácil manutenção; selecione por ASME PTC 19.3 frequência de despertar, quando aplicável.

  • Composto térmico: Aplicar em poços/blocos secos e sensores de superfície para melhorar o acoplamento.

  • Roteamento de cabos: Pares trançados blindados; evite fontes VFDs/EMI; escudo de ligação em uma extremidade.

  • Vedação ambiental: Escolher IP67+ para lavagem; envasamento/alívio de tensão para evitar a entrada de umidade.

12) Calibration & Verification

  • Verificação de campo: Banho de gelo a 0 °C (água destilada + gelo picado; garantir que não há película de água flutuante).

  • Calibração de laboratório: Poço seco ou banho fluido em 2–3 pontos (por exemplo, 0 °C, 100 °C, escala média), rastreável até ITS-90.

  • Documentação: Registro como encontrado/como deixado, corrente de loop em pontos, condições ambientais e séries de sondas.

  • Intervalos: 6–24 meses dependendo da criticidade e do ambiente.

13) Common Sources of Error & Mitigation

  • Resistência ao chumbo: Usar 3 ou 4 fios; combinar cabos em sistemas de 3 fios.

  • Autoaquecimento: Corrente de excitação mais baixa; garantir o fluxo ao redor da ponta.

  • Condução da haste: Aumentar a profundidade de imersão; use pontas com mola em poços termométricos.

  • Entrada de umidade: Conjuntos com classificação IP, transições em vasos, glândulas adequadas.

  • Loops EMI/terra: Aterramento de ponto único, cabo blindado, transmissores isolados.

  • Estresse mecânico: Evite curvas acentuadas; use alívios de tensão; selecione cabo flexível com isolamento mineral (MI) quando necessário.

14) Guia de seleção

  1. Faixa de temperatura (por exemplo, −50…+150 °C; −200…+400 °C).

  2. Classe de tolerância (A/A/B) e tipo de elemento (fio enrolado vs filme fino).

  3. Fiação (2/3/4 fios) e tipo/comprimento do cabo (PVC, PTFE, silicone, trançado).

  4. Mecânico: bainha material (316L/Inconel), diâmetro (3/6/8mm), comprimento, Assim, conexão de processo (NPT/G/BSP, tri-clamp sanitário, baioneta).

  5. Classificação de entrada (IP65–IP68) e vibração requisitos.

  6. Transmissor (nenhum / 4–20 mA / 0–10 V / Modbus RS-485 / IO-Link), poder e escala de saída.

  7. Conformidade (RoHS, REACH, CE/UKCA; FDA/3-A para sanitários).

  8. Documentação (certificado de calibração, certificados de materiais, diagrama de fiação, protocolo).

15) Exemplo resolvido (verificação de 100 °C)

Usando IEC 60751, R(100°C) para PT100 (α=0,00385):

R(100)=100×(1+UM⋅100+B⋅1002)≈100×(1+0.39083-00,005775)≈138,51 OhR(100) = 100 vezes (1 + Acdot100 + Bcdot100^2) aproximadamente 100 vezes (1 + 0,39083 – 0,005775) aprox mathbf{138,51 Omega}

Se sua leitura mostrar 138,0 Ohms em um banho verdadeiro de 100 °C, o erro indicado é ≈ −0,51Ω → ≈ −0,37°C perto de 100 °C (usando inclinação local ≈ 0,385 Ω/°C).

16) Perguntas frequentes

Q1: Posso substituir um PT100 por um PT1000?
UM: PT1000 (1000 Ω a 0 °C) reduz erros de fio condutor em sistemas de 2 fios. Certifique-se de que seu instrumento suporte PT1000 escala e coeficientes CVD.

Q2: Que corrente de excitação devo usar?
UM: 00,1–1,0 mA é típico. Corrente mais alta melhora o SNR, mas aumenta autoaquecimento—equilíbrio para seu meio e fluxo.

Q3: Como faço para conectar um PT100 de 3 fios?
UM: Duas ligações de um lado do elemento, uma do outro. O instrumento mede e compensa a média dos dois terminais do mesmo lado (resistência igual assumida).

Q4: Preciso de um poço termométrico?
UM: Use poços termométricos para pressão, fluxo, corrosivos ou remoção frequente. A imersão direta produz uma resposta mais rápida se as condições permitirem.

Q5: Com que frequência devo calibrar?
UM: 6–24 meses com base na criticidade e no ambiente. Processos, auditorias ou regimes regulatórios de alto valor podem exigir anual ou semestral verificações.

Contato Winsen

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