Universidade de Yokogawa: Problemas de interferência na medição de temperatura com termopares

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　　Ao usar termopares para medição de temperatura, é comum encontrar problemas de interferência elétrica. Por um lado, nos últimos anos, devido à popularização das fontes de alimentação de frequência variável em diversos setores, o ambiente de teste tornou-se cada vez mais rigoroso. Por outro lado, o potencial eletrotérmico gerado pelas variações de temperatura dos termopares é muito pequeno; portanto, em comparação com outros sensores, como as resistências térmicas, eles são mais suscetíveis a interferências elétricas. 　　A Figura 1 mostra o diagrama de circuito equivalente de um conversor de frequência comum. Podem-se observar três fontes de interferência: a fonte de alimentação comercial de 50 Hz, as interferências em alta frequência geradas pelo modulação por largura de pulso (PWM), que resultam em uma densidade de energia elevada, e as interferências em baixa frequência causadas pelo próprio conversor de frequência. 　　Figura 1: Diagrama do circuito equivalente do conversor de frequência. As funções de supressão de interferências oferecidas pelos instrumentos de medição da Yokogawa incluem: integração, filtragem passa-baixa de primeira ordem, módulos A/D independentes por canal. A integração em A/D, como o nome já indica, consiste em realizar uma operação de integração do sinal analógico por um determinado período de tempo, antes de realizar a conversão A/D. É possível definir um tempo de integração adequado (período de medição) para cada fonte de interferência de frequência de trabalho diferente (50Hz/60Hz), a fim de obter um efeito de supressão eficaz. O esquema de supressão de interferências por meio da integração A/D é mostrado na Figura 2. 　　Figura 2: Esquema de supressão de interferências por meio da integração A/D. 　　Quando a frequência do sinal de interferência não corresponde ao período de integração do A/D, a influência das interferências não pode ser suprimida apenas por meio da “integração”. Portanto, o módulo de alta velocidade da Yokogawa oferece uma função de filtragem; ao ajustar a frequência de corte do filtro passa-baixa de primeira ordem, em conjunto com a integração A/D, é possível suprimir a influência de fontes de interferência de alta frequência. No entanto, a filtragem causa um certo atraso nos resultados das medições, sendo por isso frequentemente utilizada em testes de temperatura em estado estacionário. O esquema da integração A/D combinada com um filtro passa-baixa de primeira ordem para suprimir interferências é mostrado na Figura 3. 　　 　　Figura 3: Esquema da combinação de conversor A/D com filtro passa-baixa de primeira ordem. Atualmente, a maioria dos instrumentos de coleta de dados disponíveis no mercado são do tipo de varredura, ou seja, vários canais compartilham o mesmo conversor A/D, com troca de uso por meio de relés. A maior vantagem do tipo de varredura é a economia de custos, enquanto a desvantagem é que a velocidade de coleta é limitada e a troca entre os canais é facilmente afetada por interferências. A Yokogawa lançou módulos A/D independentes para cada canal de medição (como mostrado na Figura 4). Cada canal utiliza um conversor A/D independente, o que aumenta a resistência a interferências e, ao mesmo tempo, melhora significativamente a capacidade de suportar tensões em modo comum. 　　 　　Figura 4: Esquema do circuito do módulo A/D independente. Além dos métodos de supressão de interferências fornecidos pelo registrador, o usuário pode utilizar algumas técnicas durante os testes práticos para reduzir o impacto das interferências. Por exemplo, pode-se usar fita isolante para isolar o objeto a ser testado da extremidade do termopar ； Remover a diferença de potencial gerada pela corrente de terra, através da equipotencialização da fonte de sinal e do gravador ； Há também o uso de fios de termopar com blindagem trançada, que pode reduzir as interferências de acoplamento eletrostático durante o cablagem do termopar.