Sistema realimentado de medição baseado em sensores termo-resistivos

Abstract

Esse trabalho apresenta uma análise, assim como descreve o projeto de medidores de temperatura ambiente e radiação térmica, baseados em sensores termo-resistivos em configuração realimentada, cujo sinal de acionamento é proporcional à corrente eficaz do sensor ao quadrado. Primeiramente é feita uma análise matemática do comportamento do sensor, em seguida é realizada uma análise dinâmica do sistema, visando analisar o comportamento do ruído gerado durante o processo de quantização do conversor analógico digital. Essa análise é ratificada através de resultados de simulação em MATLAB, no qual foi construído um modelo do sistema capaz de analisar a atuação do sistema tanto para medição de temperatura, quanto para medição da irradiação térmica. E mostrado nessa análise, que o sensor, quando opera a temperatura constante, é capaz de inferir através do sinal de comando do controlador, as variáveis de medição desejada. O impacto do ruído proveniente do erro de quantização pode ser atenuado mediante uma filtragem do ruído o deslocado para freqüências mais altas. O sistema de medição é implementado por um microcontrolador e um circuito analógico para acionamento do sensor e condicionamento do sinal adquirido. Os resultados obtidos com o protótipo, validam as observações previstas no modelo.

This work presents the analysis, as well as, describes the design of radiometer and termometer based on thermoresistive sensors in feedback configuration, whose drive signal is proportional to square sensor current. At first, mathematical analysis of the sensor behavior is performed, followed by a dynamic analysis of the system to analyze the noise generated behavior during the quantization process of the analog-digital converter. This analysis is ratified through MATLAB simulation results, where a system model capable of analyzing the performance of the system was constructed for both temperature measurement and thermal radiation measurements. It is shown in this analysis that the sensor when operating in constant temperature, is able to infer through the control signal of PI controller the desired measurement variables. The impact of noise from the quantization error can be attenuated by filtering the noise shifted to higher frequencies. The measurement system is implemented by microcontroller and an analog circuit to drive the sensor and conditioning the acquired signal. The results obtained with the prototype validate the observations provided in the model.