Experimento de Calibração¶
O procedimento experimental foi estruturado para caracterizar a resposta estática do sensor DS18B20, submetendo-o a três condições térmicas distintas e representativas: água resfriada (ponto frio), água à temperatura ambiente e água aquecida (ponto quente).
Esta abordagem prática permitiu verificar o comportamento do sensor cobrindo tanto as temperaturas ideais para o funcionamento de aquários quanto situações críticas de falha.
Padrão de Referência¶
Para validação, utilizou-se o método de comparação direta com um padrão de referência, o Termômetro Digital Tipo Espeto TP101.
Especificações Técnicas:
- Faixa de medição: \(-50^{\circ}C\) a \(+300^{\circ}C\).
- Resolução: \(0,1^{\circ}C\).
- Exatidão: \(\pm1^{\circ}C\) (na faixa de \(20^{\circ}C\) a \(80^{\circ}C\)).
Modelo Analítico¶
O princípio de funcionamento interno do sensor baseia-se na equação analítica da tensão bandgap de silício. A diferença de tensão base-emissor (\(\Delta V_{BE}\)) utilizada para a conversão é descrita pela equação:
O experimento visa corrigir os desvios sistemáticos (ganho e offset) que ocorrem na implementação física desta equação.
Procedimento Experimental¶
O experimento foi realizado seguindo rigorosamente os passos abaixo:
- Preparação dos recipientes: Foram utilizados três copos com água em diferentes condições térmicas: temperatura ambiente, água gelada do filtro e água aquecida.
- Inserção dos sensores: O sensor DS18B20 e o termômetro de referência TP101 foram imersos simultaneamente no mesmo copo, garantindo que não tocassem o fundo ou as paredes do recipiente.
- Estabilização da leitura: Cada sensor permaneceu imerso por 3 minutos, permitindo que as medições se estabilizassem. Durante esse período, foram registradas leituras a cada 1 minuto.
- Intervalo entre medições: Após medir a temperatura de um copo, os sensores foram retirados e deixados em repouso por 10 minutos, permitindo que retornassem à temperatura ambiente antes da próxima medição.
- Repetição: O mesmo processo foi repetido para os três copos, garantindo consistência.
- Registro: As medições obtidas foram anotadas para cálculo do erro percentual.
Equação de Calibração Obtida¶
Após a coleta de dados e aplicação do método dos Mínimos Quadrados (Regressão Linear), chegou-se à seguinte fórmula de correção: