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Utilização do sensor LM35 como sensor de temperatura atuando de modo simples e objetivo, enviando um sinal que será amplificado e logo depois comparado por um CI específico, que irá disparar suas saídas quando a temperatura desejada for atingida.
Tipologia: Notas de estudo
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Compartilhado em 16/02/2011
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Roger Crespi Tágore Argenta Ceron
Índice 1 - Introdução PÁG 3 2 - Sensor de precisão de temperatura em graus Celsius LM35 PÁG 4 3 – Aplicações usuais do sensor LM35 PÁG 5 4 – Disposições Gerais do sensor LM 4.1 - Resistência Térmica Junção-Ar 4.2 – Constante Térmica do Tempo 4.3 – Diagrama de Conexões 4.4 - Diagrama de Blocos LM 4.5 – Ascensão de Temperatura devido ao Auto-aquecimento (Resistência Térmica) 4.6 – Operação de Cargas Capacitivas
5 – Sobre o Projeto Experimental 5.1 – Sobre o funcionamento do projeto 5.2 – Materiais utilizados no Projeto 5.3 – Esquema de ligação dos componentes 5.4 – Placa com circuito montado 5.5 – Gráficos de medidas de temperatura X tensão saída do LM 5.6 Acendimento dos LEDS de acordo com a temperatura
6 – Conclusão PÁG 14 7 - Bibliografia PÁG 15
O sensor LM35 é um sensor de precisão, fabricado pela National Semiconductor (www.national.com), que apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 4-20Vdc e GND, tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura, sendo assim, apresenta uma boa vantagem com relação aos demais sensores de temperatura calibrados em “KELVIN”, não necessitando nenhuma subtração de variáveis para que se obtenha uma escala de temperatura em Graus Celsius. O LM35 não necessita de qualquer calibração externa ou “trimming” para fornecer com exatidão, valores temperatura com variações de ¼ºC ou até mesmo ¾ºC dentro da faixa de temperatura de –55ºC à 150ºC. Este sensor tem saída com baixa impedância, tensão linear e calibração inerente precisa, fazendo com que o interfaceamento de leitura seja especificamente simples, barateando todo o sistema em função disto. Este sensor poderá ser alimentado com alimentação simples ou simétrica, dependendo do que se desejar como sinal de saída, mas independentemente disso, a saída continuará sendo de 10mV/ºC. Ele drena apenas 60μA para estas alimentações, sendo assim seu auto- aquecimento é de aproximadamente 0.1ºC ao ar livre. O sensor LM35 é apresentado com vários tipos de encapsulamentos, sendo o mais comum o TO-92, que mais se parece com um transistor, e oferece ótima relação custo benefício, por ser o mais barato dos modelos e propiciar a mesma precisão dos demais. A grande diversidade de encapsulamentos se dá devido à alta gama de aplicações deste integrado.
O sensor LM35 pode ser facilmente utilizado, da mesma maneira que qualquer outro sensor de temperatura, colando-o sobre a superfície que se deseja medir a temperatura e sua temperatura estará em torno de 0.01ºC abaixo da temperatura da superfície que se encontra colado, pressupondo que a temperatura da superfície seja a mesma que a temperatura do ar que se encontra ao redor desde ambiente. Se a temperatura do ar fosse muito mais elevada ou mais baixa do que a temperatura da superfície, a temperatura real do LM35 estaria em uma temperatura intermediária entre a temperatura de superfície e a temperatura do ar. Esta regra se aplica especialmente para o encapsulamento do tipo TO-92 de encapsulamento plástico, onde as ligações de cobre são o trajeto térmico principal para carregar o calor através do dispositivo, fazendo com que a temperatura fique mais próxima da temperatura do ar do que da superfície em que se encontra colado. Para amenizar este problema, tenha certeza de que a fiação que ligará o LM35 esteja presa juntamente a superfície de interesse, para que ambas as partes estejam praticamente sempre na mesma temperatura. A maneira mais fácil de fazer isto é fixar os fios e o próprio LM35 com um leve revestimento de cola epóxi à superfície de interesse, assim, o LM35 e seus condutores não estarão em contato com o ar, logo, a temperatura do ar não afetará na medição do integrado. Algumas aplicações para o LM35:
4.3 – Diagrama de Conexões
4.4 - Diagrama de Blocos LM
4.5 – Ascensão de Temperatura devido ao Auto-aquecimento (Resistência Térmica) TO-92 sem dissipador TO-92 c/ pequeno dissipador Ar livre 180 °C/W 140 °C/W Ar em movimento 90 °C/W 70 °C/W Oléo parado 90°C/W 70 °C/W Óleo em movimento 45 °C/W 40 °C/W
4.6 – Operação de Cargas Capacitivas Como a maioria dos circuitos de pequena força, o LM 35 possui uma limitada habilidade em chavear cargas capacitivas pesadas. O LM35 é habilitado a chavear capacitâncias de até 50pF sem precauções especiais. Se anteciparmos os uso de cargas maiores, é fácil de isolar ou desacoplá-las com o uso de um resistor (figura 1), ou podemos melhorar a tolerância com o uso de um circuito amortecedor RC (figura 2)
um sinal simétrico de +12Vcc e –12Vcc. O ganho do operacional foi projetado para ser de 3X o sinal de entrada. O sinal de saída do amplificador é ligado à entrada do driver LM3914, que está alimentado com +12Vcc e GND que chaveia suas saídas de acordo com o sinal de tensão recebido em sua entrada.
5.2 – Materiais utilizados no Projeto 1 LM 3 Pinos torneados para acoplar LM 1 μA 1 LM 3 Resistores 10KΩ 3 Resistores 1KΩ 1 Resistor 680Ω 1 Potenciômetro 10KΩ 8 Led´s vermelhos 1 Led Verde Placa de circuito impresso padrão Fios diveros
5.3 – Esquema de ligação dos componentes
5.4 – Placa com circuito montado
5.6 Acendimento dos LEDS de acordo com a temperatura
6 – Conclusão Podemos constatar através das medições que o sensor é realmente linear, proporcionando uma boa precisão de suas medidas, quando medimos diretamente em seu pino de saída. Porém, nosso projeto perde um pouco de fidelidade ao medirmos a tensão de saída do amplificador, pois seu ganho não é exato, tornando as medidas não muito confiáveis, podendo estas interferirem nos valores finais de temperatura, o que não seria nada bom caso quiséssemos realizar uma medida muito precisa. Mas tendo em vista que a realização de nosso projeto visa primordialmente a utilização do Sensor LM35 e não o circuito de controle, podemos dizer que obtivemos resultados satisfatórios e comprobatórios do funcionamento do mesmo, fazendo valer todo o trabalho desenvolvido para obtenção de tais resultados. Resta dizer que, se utilizado em um circuito de controle mais elaborado, o LM35 terá ótimo desempenho, não deixando nada a desejar com relação a outros sensores de temperatura existente no mercado, ressaltando que sua faixa de funcionamento se dá entre – 55ºC à 150ºC e que sua melhor aplicação se dá em equipamentos industriais secos, podendo até mesmo atuar como um “fusível”, desarmando o circuito em caso de alta temperatura.
