Design of a temperature sensor calibration setup (2020)
- Authors:
- USP affiliated author: TEIXEIRA, LUCAS CARVALHO - EEL
- School: EEL
- Subject: CALOR
- Language: Português
- Abstract: TEIXEIRA, Lucas C. Projeto de um calibrador de sensores de temperatura. 2020. 72 f. Dissertação (TCC) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, São Paulo, Lorena, 2020. Um grande número de sensores de temperatura é usado na análise de efeitos térmicos em sistemas de alta precisão. Por esse motivo, o projeto de um calibrador de sensores de temperatura teve início na empresa MI-Partners. O calibrador deve ser capaz de calibrar diferentes tipos de sensores em uma faixa de temperatura em torno de 10 ◦C – 50 ◦C com erro relativo de 1 mK. Todos os métodos de calibração são compostos por uma região de referência, um sensor de referência e um sistema de medição. A precisão da calibração aumenta com o aumento da homogeneidade térmica da região de referência. Portanto, desenvolver uma região de referência com alta homogeneidade térmica é um aspecto fundamental desse projeto. Para isso, um modelo conceitual foi idealizado a partir de conceitos fundamentais de transporte de calor. O modelo conceitual consiste de três cilindros concêntricos. O cilindro interno é a região de referência cuja temperatura precisa variar para a realização da calibração na faixa de temperatura definida, sem perder a alta homogeneidade térmica. O cilindro do meio é um isolante. E o cilindro de fora é um shield de alumínio. Além disso, água de um sistema de refrigeração circula por dentro do shield. Assim, o shield tem duas funções. A primeira função é reduzir perturbações térmicas. E a segunda é variar a temperatura da região de referência, como um atuador. O modelo conceitual foi modelado matematicamente (Lumped Mass Model - LMM) a fim de se calcular a espessura do isolante. A espessura ideal permite transferencia de calor suficiente para variar a temperatura da região de referencia, sem que ela perca sua homogeneidade térmica.Nesse processo, as dimensões dos cilindros foram definidas. Com isso, foi possível realizar uma segunda análise térmica por simulação via ANSYS. A homogeneidade térmica alcançada com LMM e com a simulação foi de 0.065 mK/mm e 0.066 mK/mm, respectivamente, que é quase dez vezes mais termicamente homogêneo que a homogeneidade térmica requerida de 0.5 mK/mm. A concordância entre resultados valida as análises e o projeto conceitual. A condição para obter esse resultado é que o shield seja isotérmico. Para satisfazer essa condição, o comportamento dinâmico desse subsistema (água-shield) foi analisado, uma vez que o fluxo de água dentro do shield atua sobre sua temperatura. Além disso, o desempenho do shield foi analisado para fluxo laminar e turbulento. A análise das fontes de erro do calibrador também foi feita. Soluções foram encontradas para algumas fontes de erro, no entanto, outras fontes de erro são intrínsecas ao sistema e não podem ser evitadas. A análise das fontes de erro mostrou que, entre os sensores estudados, aquele com a maior acurácia é o NTC 50K, cujo erro relativo varia de 0.5 mK até 1.2 mK para a faixa de temperatura de 10 ◦C to 50 ◦C. Palavras-chaves: calibrador; sensores de temperature; lumped mass model
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ABNT
TEIXEIRA, Lucas Carvalho. Design of a temperature sensor calibration setup. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – EEL, Lorena, 2020. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/466f5998-2d02-48b0-810e-ea542cac4e6e/EF20007%20Lucas%20Carvalho.pdf. Acesso em: 10 maio 2024. -
APA
Teixeira, L. C. (2020). Design of a temperature sensor calibration setup (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). EEL, Lorena. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/466f5998-2d02-48b0-810e-ea542cac4e6e/EF20007%20Lucas%20Carvalho.pdf -
NLM
Teixeira LC. Design of a temperature sensor calibration setup [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 10 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/466f5998-2d02-48b0-810e-ea542cac4e6e/EF20007%20Lucas%20Carvalho.pdf -
Vancouver
Teixeira LC. Design of a temperature sensor calibration setup [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 10 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/466f5998-2d02-48b0-810e-ea542cac4e6e/EF20007%20Lucas%20Carvalho.pdf
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