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Previous issue date: 2004-01-30 / In this work we present a study on the sensitivity of anemometers based on
thermoresistive sensors heated to a constant temperature. The configurations that makes the
thermoresistive sensor heated to a constant temperature are composed of a Wheatstone bridge
using a feedback operational amplifier. The substitution measurement method is used, where an
electrical quantity, the operational amplifier output voltage, varies in accordance to the variation
of the quantity of interest, in such a way that the electrical quantity compensates the effect of the
former in the sensor. In our case, the quantity to be measured is the speed of the wind and the
quantity of substitution is operational amplifier output voltage. Studies were carried out
considering two types of sensors, the metallic PTC and the thermistor NTC.
An analysis of the measurement circuits was carried out for each sensor type, taking into
account the constants and variables that influence the measurement process. For these circuits,
simulation results are presented which make possible to evaluate the measurement system
behavior. An analysis of the sensitivity of the measurement circuits output voltage with respect
to the wind speed is also carried out. This analysis made possible the development of a
procedure for determining the operation point for the NTC-based circuit that yields the
maximum sensitivity.
From the analysis of the measurement configurations sensitivity, it was observed that the
NTC-based configuration presents higher sensitivity compared to the PTC-based configuration,
for relatively low operating temperatures, above the ambient temperature. The equivalent
sensitivity for the PTC-based configuration occurs only for temperatures much higher than that
for achieving the maximum sensitivity for the NTC. This characteristic can be used for
implementing anemometers that operates at a temperature much closer to the ambient temperature. / Neste trabalho apresentamos um estudo sobre a sensibilidade de anemômetros baseados
em sensores termo-resistivos aquecidos a temperatura constante. A configuração que faz com
que o sensor termo-resistivo seja aquecido a uma temperatura constante é composta de uma
ponte de Wheatstone realimentada usando um amplificador operacional [1]. O método de
medição utilizado é o de substituição, em que uma grandeza elétrica, a tensão de saída do
amplificador operacional, varia de acordo com a variação da grandeza de interesse, de forma a
compensar seu efeito no sensor. Neste caso, a grandeza a ser medida é a velocidade do vento e a
grandeza de substituição é a tensão de saída do amplificador operacional. Foram feitos estudos
considerandos dois tipos de sensores, o PTC metálico e o termistor NTC.
Faz-se uma análise dos circuitos de medição para cada tipo de sensor, levando em conta
as constantes e as variáveis que interferem no processo de medição. Para tais circuitos são
apresentados resultados de simulações em computador que nos possibilitaram avaliar o
comportamento do sistema de medição. Para os circuitos de medição, faz-se uma análise da
sensibilidade da tensão de saída do amplificador operacional com relação à velocidade do vento.
Essa análise possibilitou desenvolvimento de um método para cálculo do ponto de maior
sensibilidade e ponto de operação do circuito baseado no NTC.
Observou-se que a configuração com NTC apresenta uma maior sensibilidade do que a
configuração com PTC para temperaturas de operação do sensor relativamente baixas, mas
acima da temperatura ambiente. A sensibilidade equivalente da configuração com o PTC ocorre
para temperaturas bem acima do ponto de máxima sensibilidade do NTC. Essa característica
pode ser aproveitada para implementações de anemômetros aquecidos que operam com
temperaturas mais próximas da temperatura ambiente.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede/346 |
| Date | 30 January 2004 |
| Creators | Gabriel, Michel Valença |
| Contributors | Catunda, Sebastian Yuri Cavalcanti |
| Publisher | Universidade Federal do Maranhão, PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET, UFMA, BR, Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA, instname:Universidade Federal do Maranhão, instacron:UFMA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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