ELECTRÓNICA INTEGRADA I.T. Informática Sistemas Centro Universitario de Mérida

“TERMÓMETRO” SENSOR DE TEMPERATURA CON CONEXIÓN AL PC ELECTRÓNICA INTEGRADA

Joaquín Llano Montero Javier Moreno García José Luis Leal Romero Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas Curso 2006/07

Electrónica Integrada Centro Universitario de Mérida

ÍNDICE: Memoria de la práctica 1. Componentes utilizados: o o o

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

LM35 ………………………………………………………………………………..3 LM741 ………………………………………………………………………………3 BC547 ………………………………………………………………………………4

Puerto paralelo…………………………………………………………………....5 Conversor analógico-digital flash …………………………………………....5 Interfaz gráfica ………………………………………………...………………....6 Prototipo final ………………………………………………………..…………....6 Visión temperatura PC ………………………………………………….……....7 Histórico de sucesos ………………………………………………………..…....7 Esquema del circuito …………...………………………………………..…....10

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1- COMPONENTES UTILIZADOS

SENSOR DE TEMPERATURA LM35 El sensor de temperatura utilizado, es el circuito integrado LM35D de National Semiconductors. Características principales: El circuito integrado LM35D es un sensor de temperatura cuya tensión de salida es linealmente proporcional con la temperatura en la escala Celsius (centígrada) . Posee una precisión aceptable para la aplicación requerida, no necesita calibración externa, posee sólo tres terminales, permite el sensado remoto y es de bajo costo. • • • •

Factor de escala : 10mV/ºC ( garantizado entre 9,8 y 10,2mV/ºC) Rango de utilización : -55ºC < T < 150ºC Precisión de : ~1,5ºC (peor caso) No linealidad : ~0,5ºC (peor caso)

Circuito Integrado LM35D

AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM741 Es el amplificador operacional más extendido, debido a su versatilidad y estabilidad. Contiene dos terminales de entrada, dos de polarización y uno de salida. El OPAMP es básicamente un amplificador diferencial, por tanto debe amplificar la diferencia de los voltajes aplicados en las entradas. La amplitud máxima del voltaje de salida del OPAMP está limitada por la magnitud de los voltajes de la fuente de alimentación en los terminales de polarización.

Configuración del amplificador operacional y vista del mismo. 3

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TRANSISTOR BC547

Características Generales Transistor BC547

Transistor

tipo

comp.

car.

caps.

volt.

corriente

potencia

BC547

NPN

BC557

LN

TO-92

45

100mA

625mW

Patillaje del transistor LM35D y vista del mismo

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2- EL PUERTO PARALELO Un puerto paralelo es una interfaz entre un ordenador y un periférico cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos enviando un byte completo o más a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos formando un bus. El puerto paralelo de las computadoras, de acuerdo a la norma Centronic, está compuesto por un bus de comunicación bidireccional de 8 bits de datos, emplea lógica TTL y, además de un conjunto de líneas de protocolo. Las líneas de comunicación cuentan con un retenedor que mantiene el último valor que les fue escrito hasta que se escribe un nuevo dato, las características eléctricas son: • • • •

Tensión de nivel alto: 3.3 o 5 V. Tensión de nivel bajo: 0 v. Intensidad de salida máxima: 2.6 mA. Intensidad de entrada máxima: 24 mA. En la bios del pc se pueden seleccionar los modos del puerto paralelo.

El modo simple sólo permite escribir datos en el mismo. El modo bidireccional además permite leer datos del puerto, para ello se dispone de un registro que coloca el puerto en un estado pull-up y permite que puedan leerse datos por el mismo. No se ha empleado ningún protocolo de transmisión pues no es necesario y el dispositivo que hemos construido tampoco implementa ninguno.

3- CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL FLASH El conversor construido se basa en el del tipo Flash al que hemos quitado el decodificador, pues conectamos la salida de los comparadores al puerto paralelo del pc. Mediante el divisor de tensión formado por R10, R11, R12, conseguimos ajustar la tensión de referencia del conversor. Se ha decidido que dicha tensión pueda ajustarse en torno a los 30mV para leer valores de 30ºC como máximo. De esta forma conseguimos que el termómetro sea más sensible, pues podemos distinguir sólo 8 valores de temperatura. Mediante el divisor de tensión formado por R1…R9 conseguimos que la tensión de referencia se reparta entre los distintos comparadores (amplificadores operacionales en realidad pero que se comportan como comparadores en nuestro caso). De esta forma, cuando la tensión proveniente del sensor de temperatura sobrepasa el valor de la tensión que tenemos en la entrada inversora de un conversor tenemos un 1 lógico a su salida (o sea unos 4 voltios), si sucede lo contrario el operacional nos entrega a la salida un 0 lógico (-4 voltios aprox.). Los transistores colocados en la salida de cada comparador sirven par adaptar las tensiones de los operacionales a los niveles de la lógica TTL que emplea el puerto paralelo.

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4- INTERFAZ GRÁFICA

Linux

Windows

5- PROTOTIPO FINAL

Prototipo final del termómetro realizado sobre la placa Wire-Wrap 6

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6- VISIÓN TEMPERATURA EN EL PC En cuanto al programa que mostrará los datos por el PC, se ha optado por hacerlo mediante software libre y en un entrono Linux . Se ha elaborado un programa gráfico, mediante GTK (Gimp Tool Kit). Se ha preparado un temporizador que lea el valor del puerto LTP cada cierto tiempo y hacer 8 rectángulos que cambien de color según los valores leídos del puerto.

7- HISTÓRICO DE SUCESOS Primera prueba Hemos cambiado la tensión de referencia de 0,5 a 0,3 voltios, pues así se observará que se mueven más bits del conversor. Por otra parte se ha tenido que emplear una fuente simétrica, pues al emplear sólo +5v y 0v en la alimentación de los comparadores el 0 lógico (aprox. 1V), saturaba los transistores. Es por ello que se ha empleado una fuente de alimentación simétrica (+5, 0, -5v) para alimentar los comparadores, y de esta forma tener un 0 lógico con tensión en torno a -4 voltios que provoca que los transistores que pilotan el puerto entren en corte.

Esquema del ajuste de tensión de referencia

Esquema piloto del puerto paralelo

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Esquema del conversor

Se ha cambiado el divisor de tensión para la tensión de referencia del conversor, quedándose definitivamente como indica la figura.

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De esta forma podemos ajustar el dispositivo para que detecte hasta 30ºC, con lo cual se verá mejor a la hora de la presentación como sube y baja la temperatura, pues no olvidemos que tenemos sólo 8 comparadores.

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8- ESQUEMA DEL CIRCUITO

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