Fabricação de RTD planar para implementação de sensor inteligente de temperatura

Abstract

Foram desenvolvidas etapas de processo para fabricação de estruturas resistivas planares e circuitos de condicionamento com conversores e microcontroladores para a construção de sensores inteligentes de temperatura. O objetivo é integrar esse sensor a um sistema capaz de medir pressão para utilizar essas medidas na estimativa da vazão em ambientes agressivos, como em poços de petróleo. Para a medição da temperatura foi escolhida a tecnologia RTD planar, por poder ser fabricada utilizando técnicas de microeletrônica, o que permite projetar sua integração com outras partes do circuito em um mesmo chip ou como circuito híbrido em substrato cerâmico, além de ser de fabricação mais simples e precisa, permitindo fabricação em larga escala, reduzindo custos. O processo de fabricação foi realizado utilizando sistema de litografia óptica e evaporadora disponíveis na sala limpa do Laboratório de Dispositivos e Nanoestruturas. Para esse protótipo foi escolhido o níquel como material transdutor. Para melhorar as características do dispositivo, assim como diminuir a variância, aplicou-se técnicas de otimização estatística de processos. O RTD fabricado foi caracterizado quanto às dimensões, utilizando microscopia óptica e eletrônica e a resistividade foi caracterizada pela técnica das quatro pontas de prova, utilizando um impedancímetro. A avaliação do desempenho do RTD fabricado com relação à variação de temperatura foi realizada através de uma estação de testes com temperatura variável construída, auxiliada por impedancímetro e termopar calibrado. Nessa caracterização observou-se uma variação bastante linear do valor da resistência com a temperatura, próximo de valores obtidos com RTD comerciais, utilizados para comparação. Implementou-se uma configuração de sensor inteligente utilizando-se conversor analógico-digital e o microcontrolador PIC-16F88