Sensor de temperatura KTY81 (PTC)

   No post de hoje falaremos sobre o sensor de temperatura KTY81, um sensor encapsulado (plástico) para uso industrial (mas também acessível para o hobbista e maker), feito de silício com característica de temperatura positiva (coeficiente de temperatura positiva, PTC): isto quer dizer que sua resistência aumenta com o aumento da temperatura. 


   Este pequeno sensor é fabricado pela NXP Semicondutores e pode ser encontrado para venda no eBay e também no Aliexpress; seu datasheet está disponível neste link. O modelo que eu tenho disponível é o KTY81-110, o que significa que sua resistência elétrica em 25C (graus) é de 1k (1000) ohms, e ele pode ler temperaturas deste -55C até +150C, apresentando resistências que vão de 490 ohms até 1696 ohms.
   O circuito de testes que eu montei pode ser visto na figura abaixo, onde eu estou utilizando um Arduino micro para ler o valor analógico do sensor; mas você pode utilizar qualquer outro Aruduino (ou microcontrolador) que tenha entrada analógica (incluindo Arduino UNO, ESP-12, Arduinno Leonardo, etc..). No circuito abaixo eu coloquei um resistor de 1000 ohms em série com o sensor KTY81, e conectei a entrada analógica A1 do Arduino entre o sensor e o resistor. 
   

   O programa que utilizei no Arduino está disponível na própria IDE do Arduino, sob o nome "AnalogInOutSerial.ino", em Arquivo >> Exemplos >> Analógico >> AnalogInOutSerial. Somente removi a parte que escreve valores analógicos na saída PWM, pois não vamos utilizar esta parte aqui.

 // These constants won't change. They're used to give names  
 // to the pins used:  
 const int analogInPin = A1; // Analog input pin that the potentiometer is attached to  
   
 int sensorValue = 0;    // value read from the pot  
 int outputValue = 0;    // value output to the PWM (analog out)  
   
 void setup() {  
  // initialize serial communications at 9600 bps:  
  Serial.begin(9600);   
 }  
   
 void loop() {  
  // read the analog in value:  
  sensorValue = analogRead(analogInPin)*0.0048875;        
        
   
  // print the results to the serial monitor:  
  Serial.print(sensorValue);     
  Serial.print(";" );

   
  // wait 2 milliseconds before the next loop  
  // for the analog-to-digital converter to settle  
  // after the last reading:  
  delay(2000);             
 }

   O teste que realizado com este sensor consistiu em mergulhar o sensor numa panela de água e colocar para ferver; o gráfico, as imagens e a análise dos dados podem ser vistos abaixo:



   O encapsulamento deste sensor é TO-92, portanto seus dois terminais estão expostos; por este motivo eu soldei fios nestes terminais e enchi toda a parte metálica do contato com fita isolante, para evitar da água entrar em contato com estas partes. O teste teve duração de 464 segundos (quase 8 minutos), e a tensão sobre o sensor pode ser vista no gráfico abaixo. 


   Afim de verificar a temperatura sobre o sensor (e não a tensão), eu tive que "assumir" que o valor de 3,1672V (o maior valor encontrado no gráfico acima, durante a fervura da água) corresponde á 100C (graus), enquanto o valor de 2,5V corresponde á 25C (graus); assumindo estes valores eu cheguei á uma equação da reta, que posso então utilizar para converter todo o gráfico acima em temperatura (veja abaixo): Temperatura= (112,410 x Tensão) - 256,025 

   Para resumir o trabalho de hoje: utilizamos o sensor de temperatura PTC KTY81-110 para medir a temperatura da água; o circuito de medição consistiu em um sensor KTY81 em série com um resistor de 1000 (1k) ohm, cujo valor de tensão é lido pela entrada analógica A1 do Arduino, e posteriormente montrado no terminal serial da IDE do Arduino. 
   Após um teste de fervura de água que durou quase 8 minutos, copiei os dados do terminal serial para o Excel, onde obtive uma equação (ajuste de curva) que relaciona a tensão sobre o KTY81 com a sua temperatura; o gráfico plotado com a temperatura da água durante o teste pode ser visto logo acima.
   Toda a medição acima foi realizada com um Arduino comum, e sem filtro de ruído nenhum; isto me levou a acreditar que o KTY81 é um sensor de temperatura bem estável, além de fácil obtenção e baixo custo (eBay e Aliexpress). Finalmente, fica a dica: considere utilizar o KTY81-110 nos seus próximos projetos onde uma medição de temperatura barata e estável seja necessária!.

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