Os sensores de temperatura são dispositivos essenciais em diversos setores industriais. Eles permitem a detecção precisa da temperatura, transformando essas informações em sinais elétricos para monitoramento e controle.
Ao longo deste artigo vamos explorar os diferentes tipos de sensores de temperatura, suas características e aplicações na robótica.
TIPOS DE SENSORES DE TEMPERATURA
Vamos explorar a seguir os principais tipos de sensores de temperatura, suas características, vantagens e desvantagens.
TERMOPARES
Os termopares são sensores que consistem em dois fios metálicos de materiais diferentes, unidos em uma extremidade. Essa junção de metais gera uma tensão termoelétrica proporcional à diferença de temperatura entre as extremidades. O princípio de funcionamento baseia-se no efeito Seebeck, onde a tensão gerada é diretamente proporcional à temperatura.
Os termopares são amplamente utilizados devido à sua alta sensibilidade e precisão. Eles são capazes de detectar pequenas variações de temperatura de forma rápida e eficiente, o que os torna ideais para aplicações que exigem medições precisas em uma ampla faixa de temperaturas. Além disso, são sensores duráveis e de baixo custo, o que contribui para sua popularidade em ambientes industriais.
No entanto, os termopares possuem algumas desvantagens. Eles são suscetíveis à corrosão, o que pode comprometer a precisão das medições ao longo do tempo.
Além disso, quando utilizados por longos períodos, podem apresentar falhas, necessitando de manutenção ou substituição.
TERMISTORES
Os termistores são sensores semicondutores cuja resistência varia significativamente com a temperatura. Eles são extremamente sensíveis às mudanças de temperatura, permitindo medições precisas dentro de uma faixa limitada. Existem duas categorias principais de termistores: PTC (Positive Temperature Coefficient) e NTC (Negative Temperature Coefficient).
Os termistores PTC aumentam sua resistência com a elevação da temperatura. Essa característica os torna úteis em aplicações de proteção contra sobrecargas e controle de temperatura. Por outro lado, os termistores NTC diminuem sua resistência de forma não linear à medida que a temperatura aumenta. Eles são comumente usados em circuitos de medição e controle de temperatura devido à sua alta sensibilidade.
A principal vantagem dos termistores é sua precisão em detectar pequenas variações de temperatura. Contudo, eles têm uma faixa de operação limitada, o que restringe seu uso a determinadas aplicações.
TERMORRESISTÊNCIAS (RTDS)
As termorresistências, ou RTDs (Resistance Temperature Detectors), são sensores feitos de materiais como platina, cobre ou níquel, enrolados em forma de fio. A resistência desses materiais varia de maneira linear com a temperatura, permitindo medições precisas. Um exemplo popular de RTD é o sensor pt100, que utiliza platina e tem uma resistência de 100 ohms a 0°C.
Os RTDs são conhecidos por sua alta precisão e estabilidade, sendo capazes de medir temperaturas de forma consistente e confiável. Eles são muito utilizados em processos industriais que exigem medições exatas e repetitivas. A desvantagem desses sensores é que eles tendem a ser mais caros e requerem calibração precisa para garantir a exatidão das medições.
Leia também: Sensores de contato: confira suas aplicações na robótica
SENSORES DE TEMPERATURA LM35
O sensor LM35 é um circuito integrado que oferece uma saída de tensão linear proporcional à temperatura medida. Ele é conhecido por sua precisão de ±0,5ºC e pode operar em um range de temperatura que varia de -55ºC a 150ºC. A cada grau Celsius de temperatura, o sensor libera um sinal de 10mV.
Este sensor é amplamente utilizado em projetos de prototipagem com plataformas como Arduino, devido à sua facilidade de uso e alta sensibilidade. A simplicidade de integração e a precisão tornam o LM35 uma escolha popular para aplicações que requerem medições precisas em um intervalo de temperatura moderado.
SENSORES DE TEMPERATURA INFRAVERMELHO
Os sensores de temperatura infravermelho, também conhecidos como sensores sem contato, medem a radiação térmica emitida por um objeto. Eles são ideais para aplicações onde o contato físico com o objeto de medição não é possível ou desejável. Esses sensores são utilizados em diversas indústrias, incluindo a automotiva, médica e de manufatura.
A principal vantagem dos sensores infravermelho é a capacidade de medir temperaturas de superfícies sem contato, o que é fundamental em ambientes onde a higiene ou a segurança são prioritárias. No entanto, esses sensores podem ser influenciados por fatores externos, como a emissividade do material e as condições ambientais, o que pode afetar a precisão das medições.
APLICAÇÕES DOS SENSORES DE TEMPERATURA NA ROBÓTICA
Os sensores de temperatura desempenham um papel importante na robótica, especialmente em ambientes extremos e na automação de processos industriais. Por exemplo, os termopares são frequentemente utilizados para monitorar a temperatura durante processos de soldagem, garantindo a qualidade e evitando deformações causadas pelo excesso de calor.
Já em robôs móveis que operam em condições ambientais adversas, como exploração de campos petrolíferos, os termistores ajudam a monitorar as condições e adaptar as operações em tempo real.
Em robótica médica, sensores de temperatura são fundamentais para monitorar e regular a temperatura de dispositivos durante procedimentos cirúrgicos, garantindo a segurança do paciente.
Na agricultura automatizada, sensores infravermelho ajudam a mapear variações térmicas nas plantações, otimizando a irrigação e o tratamento das culturas.
Leia também: Sensores na robótica: quais usar em suas aplicações
BENEFÍCIOS DOS SENSORES DE TEMPERATURA NA ROBÓTICA
- Monitoramento constante de condições térmicas previne acidentes e danos aos equipamentos;
- Permite ajustes automáticos em tempo real, otimizando o desempenho dos robôs;
- O monitoramento contínuo ajuda a identificar problemas antes que eles se tornem críticos, reduzindo o tempo de inatividade e os custos de reparo;
- Sensores de alta precisão garantem a realização de tarefas com exatidão, essencial em processos industriais e médicos.
SEGURANÇA E COLABORAÇÃO COM OS COBOTS
Um dos avanços mais significativos na robótica industrial é o desenvolvimento de robôs colaborativos, ou cobots, que podem operar em conjunto com humanos de maneira segura e eficiente.
Quando o robô entra em contato com uma pessoa ou objeto, ele detecta essa pressão da interação e para ou reduz sua velocidade imediatamente. Isso evita ferimentos e garante a segurança do operador humano.
O ponto de destaque na engenharia dos cobots é que isso não é feito com sensores de contato! O sistema dos cobots conta com um algoritmo especial que mensura forças de contato e regula a aceleração e a corrente de força.
Esses módulos de segurança vêm de fábrica nos cobots. Essas e outras configurações de segurança ajudam a criar um ambiente de trabalho colaborativo onde humanos e robôs podem compartilhar o mesmo espaço de trabalho com minimização de riscos, após a realização tanto de um estudo de viabilidade do uso de cobots, quanto de uma avaliação de riscos propriamente.
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