Materia:

Optativa

Profesor:

Ing. Jorge Campos Chaparro

Alumnos:

Adriana Rodríguez González

Alvaro Guevara Méndez.

Karen Arely Olivas Caballero.

Luis Fernando Alarcón Rodríguez.

David Aviña Cadena.

Grupo:

ITI92N

Fecha: 16/Agosto/2010

SENSOR TEMPERATURA

PROBLEMA

Diseñar un circuito sensor de temperatura que indique en tres estados la temperatura actual.

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un circuito que indique visualmente tres estados de temperatura, los estados son definidos como normal (Led verde hasta 27 °C), temperatura alta (Led amarillo hasta 35°C) y temperatura crítica (Led rojo más de 35°C). Utilizando para ello amplificadores operacionales en modo comparador y utilizando sensores de temperatura.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aplicar y afianzar los conocimientos obtenidos acerca de los circuitos digitales y analógicos. Aplicarlos para sensar señales y visualizar estados de las variables que se están midiendo.

Aplicar los amplificadores operacionales para hacer comparación de señales.

Entender el funcionamiento del termistor y los sensores de temperatura y su aplicación.

Material:

Sensor de temperatura LM35

Amplificador LM324

Resistencia 1KΩ

Resistencia 10Ω

SENSOR DE TEMPERATURA LM 35

El sensor se presenta en diferentes encapsulados pero el mas común es el to-92 de igual forma que un típico transistor con 3 patas, dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa las patillas hacia nosotros y las letras del encapsulado hacia arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC - Vout - GND.

La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto:

• +1500mV = 150ºC

• +250mV = 25ºC

• -550mV = -55ºC

Funcionamiento: Para hacernos un termómetro lo único que necesitamos es un voltímetro bien calibrado y en la escala correcta para que nos muestre el voltaje equivalente a temperatura. El LM35 funciona en el rango de alimentación comprendido entre 4 y 30 voltios.

Podemos conectarlo a un Conversor Analógico/Digital y tratar la medida digitalmente, almacenarla o procesarla con un µControlador o similar.

Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O. u op-amp), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):

Vout = G·(V+ − V−)

El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741(1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.

Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.

El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.

Usos: El sensor de temperatura puede usarse para compensar un dispositivo de medida sensible a la temperatura ambiente, refrigerar partes delicadas del robot o bien para lograr temperaturas en el transcurso de un trayecto de exploración.

CARACTERISTICAS:

• Calibrada directamente en ° Celsius (centígrados).

• Factor Lineal + 10,0 mV / ° C, factor de escala.

• 0,5 ° C exactitud (a +25 ° C).

• Trazados para el plano -55 ° a +150 ° C gama.

• Adecuado para aplicaciones remotas.

• Bajo costo.

• Opera de 4 a 30 voltios.

• Menos de 60 μA de corriente.

• Bajo calentamiento espontáneo, 0,08 ° C en aire inmóvil.

• No linealidad sólo ¼ ± ° C típico.

• Baja impedancia de salida, 0,1 ohmios de carga de 1 mA.

El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango que abarca desde -55º a +150ºC.

Un Amplificador operacional, es un circuito electrónico con 2 entradas y 1 salida.

Generalmente, usado para realizar operaciones matemáticas como sumar

resta, derivación, etc. El circuito integrado LM324, consta de 4 amplificadores operacionales. La tensión de salida, se encuentra en función a la de entrada. 2. Circuito. 3. Explicación.

Este circuito presenta como característica principal su capacidad para mantener la fase de la señal. En Ve (+), se aplica el voltaje directamente. Esta tensión es la misma que en (-).

Tensión de R2 = VeVe = I2 * R2I2 = Ve / R2

V+: Entrada no inversoraV-: Entrada inversoraVout: Salida Vs+: Alimentación positivaVs+: Alimentación negativa

Tensión de R1 = Vs - VeVs - Ve = I1 * R1I1 = (Vs - Ve) / R1Igualando I1 e I2I1 = I2(Vo - Vi) / R1 = Vi / R2Vo - Vi = Vi (R1 / R2)Vo = Vi (1 + R1 / R2)

Por lo tanto, este circuito tiene una ganancia en tensión Av = 1 + R1 / R2 . Esto

quiere decir que la salida será Av veces la entrada, sin invertirse la señal ya que Av es positiva.

En el amplificador no inversor, la corriente a través de R1 siempre determina la

corriente a través de R2, independientemente del valor de R2. Luego R2 puede utilizarse como un control de ganancia lineal, capaz de incrementar la ganancia desde el mínimo unidad hasta un máximo de infinito. La impedancia de entrada es infinita, puesto que se trata de un amplificador ideal.

COMPARADOR

Esta es una aplicación sin retroalimentación. Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor.

Se anexa al proto el lm324 y el sensor lm35 en la pata 8 (out3) que es la salida para trasmitir la señal al sensor esta conectada ala pata6 del ADC0304

En el sig. Ejemplo se puede observar que los LeDs están apagados por el motivo de que no ay una temperatura pero entre mas pase el tiempo la temperatura aumenta y los leds cambian

Para hacer mas rápido el proceso podemos utilizar un hielo envuelto en plástico para que no haga corto como podemos ver en la parte del proto los leds están cambiando es por la temperatura clima o normal

He aquí el resultado de poner un hielo o poner un encendedor los leds comienzan a prender por la alta temperatura que se les esta empleando

CONCLUSIONES

La aplicación del amplificador operacional como comparador permite obtener fácilmente una señal de control en función del cambio de una variable que se esté midiendo, en este caso temperatura.

En el circuito se utiliza una resistencia variable para ajustar el nivel de referencia, este nivel debe ser de 100 mV para una temperatura de 10°C que es la temperatura desde la cual el circuito trabaja. Cuando la entrada del AO supere el nivel de referencia se obtendrá un cero a la salida y prendera el led. El anterior circuito aplica para el estado de temperatura normal, para los otros estados se duplica el circuito solo que la referencia cambia, para el estado de temperatura alto que es desde 27 a 35°C se ajusta a 270mV, y para el estado critico la referencia es de 350mV. Es decir para temperaturas inferiores a 27°C el led verde permanece prendido, para temperaturas entre 27 y 35°C permanecen prendidos los led verde y amarillo y para temperaturas superiores a 35°C están prendidos todos los tres led.