PM B PA&V A CA T

GUIA PARA LA COMUNICACIÓN INALAMBRICA DE INFORMACIÓN

________________________________________________________________________ Ing. Electrónico & Telecomunicaciones Felipe Palta

La narrativa de la problemática es la siguiente:

Se desea realizar él envió de información relacionada con la variable física

temperatura desde un punto de adquisición y visualización A (PA&V A), el cual

debe de ser monitorizada en este mismo lugar, mientras tanto, en paralelo y en

tiempo real se deberá de visualizar dicha temperatura en un punto de monitorización

B (PM B), ubicado a una distancia mayor a 25 metros de distancia (Línea de vista

continua).

Para dicha implementación será necesario ilustrar el esquema general

anteriormente nombrado:

Si se observa con detenimiento, existen diferentes etapas durante el proceso de

construcción de todo el proyecto.

Por tanto, de la misma manera, se seccionará este en diferentes guías hasta la

culminación de este.

PA&V A

PM B

CA T

>25 m



GUÍA 1 – CIRCUITO DE ADQUISICIÓN DE TEMPERATURA – (CA T)

Es necesario entonces, entender que la temperatura es una variable física que se

define como:

“La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en su movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de un sartén con agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla con agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el sartén.

Nosotros experimentamos la temperatura todos los días. Cuando hace calor, cuando tenemos fiebre sentimos calor y cuando está lloviendo sentimos frío. Cuando estamos hirviendo agua, hacemos que la temperatura de este aumenta y cuando estamos haciendo paletas de helado esperamos que la temperatura baje.”

Para nuestro caso específico, tenemos la necesidad de utilizar algún elemento

electrónico que permita el sensado de la temperatura, en nuestro caso se

recomienda usar el SENSOR DE TEMPERATUAR LM35.

SENSOR DE TEMPERATURA LM35

Distribución de pines Sensor Real



Se invita al lector revisar brevemente el datasheet del dispositivo para observar

las múltiples conexiones que el fabricante recomienda para diferentes aplicaciones.

A continuación, se presenta las características básicas del dispositivo y las dos

conexiones básicas de medición de temperatura.

Los círculos en rojo presentan las características más importantes:

a. Calibrated Directly in Celsius (Centigrade):

Hace referencia a que el dispositivo ya está calibrado para hacer la relación de la

medición de la variable temperatura en grados Celsius.

Esto es un punto favor, puesto recuerde que también existe la posibilidad de

representar la temperatura en grados Fahrenheit, que es usada en gran parte de los

Estados Unidos y algunas poblaciones de Europa.

b. Linear + 𝟏𝟎 𝒎𝑽

°𝑪 Scale Factor:

Hace referencia a que el dispositivo tiene una escala de conversión o sensibilidad

de: 𝟏𝟎 𝒎𝑽

°𝑪 , lo que significa que:

Por cada 1 grado centígrado que cambie la temperatura que el sensor percibe la

salida análoga (valor de voltaje DC) que este entrega cambiará en 10 miliVoltios

(mV).

Características básicas del

sensor de temperatura LM35.



Entonces se considera que la relación voltaje / temperatura se rige por una relación

lineal, por lo tanto, dicha relación lineal se puede modelar mediante una ecuación

de línea recta, que se presentará más adelante.

c. Rated Full -55°C to 150°C Range:

Hace referencia a que el dispositivo, tiene la capacidad de realizar mediciones en el

rango desde los -55°C hasta los 150°C.

Pero dicho rango de medición dependerá de la forma de conexión del dispositivo.

El fabricante lo presenta de la siguiente manera:

Conexión para medir desde 2°C hasta 150°C (Rango de temperaturas

positivas):

Observe que el fabricante deja la salida PIN 2 al aire lista para conectar a donde

sea necesario. Sin embargo, es recomendable colocar una resistencia para aterrizar

dicho voltaje a una referencia fija, es decir al propio circuito, por tanto, se

recomienda conectar una resistencia de cualquier valor en el rango de 1kΩ hasta

10kΩ, de la siguiente manera:

Obsérvese que en el PIN (1) de entrada

de voltaje este sensor soporta desde los

+4V hasta los +20 V, para que así se

energice y funcione.

PIN (3) del sensor a tierra de la

fuente de alimentación.

PIN (2) del sensor entrega el valor de

voltaje dependiendo la temperatura

bajo la sensibilidad ya conocida.



Conexión para medir desde -55°C hasta 150°C (Rango de temperaturas

negativas y positivas):

d. Operases from 4V to 30V:

Hace referencia a lo ya mencionado, el rango de voltajes de alimentación mínimos

y máximos para su energización.

Observe que el dispositivo soporta hasta 30V, pero es recomendable no dejar que

pase d los +20V para evitar su deterioro temprano.

Obsérvese que en el PIN (1) de entrada

de voltaje este sensor soporta desde los

+4V hasta los +20 V, para que así se

energice y funcione.

Observe que esta vez debe de conectar

una fuente dual, por tanto, deberá de

conectar –Vs el mismo valor de +Vs. Por

ejemplo, si conecto en Vs=7V en –Vs= -7V

Observe que en este caso si se requiere

obligatoriamente una resistencia R1, que

debe de ser calculada así:

𝑅1 =𝑉𝑠

50𝑢𝐴

Y evidentemente, este valor de R1

dependerá directamente de la fuente de

alimentación que escoja.



1. ADQUIERA SU SENSOR LM35 Y REALICE LA CONEXIÓN sugerida para

medir temperaturas desde 2°C hasta 150°C:

Nótese que se conectó rápidamente una batería de 9V, recuerde que está dentro

del rango de +4V hasta +20V. Utilice la que tenga a disposición que cumpla con la

característica requerida de tensión.

2. VERIFIQUE CON SU MULTIMETRO LA FUNCIONALIDAD DEL MISMO:

Realice distintas pruebas con el sensor verificando la salida de tensión de este.

Llene la siguiente tabla:

Temperatura Voltaje (mV)

Ambiente

Dentro del refrigerador

Dentro del congelador

Acercando un elemento a alta temperatura, diga cual: ________ Ejm: Encendedor, cautín, etc.

Analice los resultados y verifique si lógicamente los valores corresponden a las

temperaturas solicitadas.

LM35



3. REALICE LA CONEXIÓN A SU SISTEMA EMBEBIDO ARDUINO:

Una vez realizado el ítem 2, proceda a realizar la conexión mostrada a continuación:

Observe esta vez, que la alimentación del sensor LM35 ahora se hace directamente

con el propio sistema embebido, puesto nos aprovechamos de los pines llamados

5V y GND que este mismo tiene, ya que es también a la vez el valor de alimentación

del ardunio.

Antes de ello, verifique que con su multímetro que realmente entre los pines 5V y

GND se presentan los 5V DC y que su ardunio se encuentra en perfectas

condiciones.

NOTA: Cabe aclarar que los 5 V de alimentación son perfectos puesto recuerde que

el sensor soporta desde +4V hasta +20V.

Si identifica con calma la salida (OUT PIN 2) del sensor LM 35 ha sido conectada al

pin del puerto de entradas análogas A0.



Recuerde que la cantidad de entradas análogas dependen del sistema embebido

que esté utilizando, en este caso son 6 de A0—A5, y usted puede conectar en la

que desee. Ahora se recomienda A0.

ENTENDIENDO EL PUERTO DE ENTRADAS ANÁLOGAS DEL ARDUINO UNO:

Este puerto como se mencionó posee 6 entradas análogas de tensión, por lo que

se entenderá que existen entonces 6 conversores de señal Análoga a Digital (ADC),

uno por cada entrada.

¿Qué es un ADC?

Sistema que pasa voltajes del mundo análogo (Pueden ser DC o AC) al mundo

digital (Binario).

El número de BITS DE CONVERSIÓN DE los ADC desde A0-A5

del ardunio uno es de 10 bits.

La señal de entrada análoga máxima permitida en los ADC del

arduino es 5V y su valor mínimo es 0V, puesto es el mismo valor

de alimentación del microcontrolador.

Nota: Recuerde que estos dos parámetros cambiaran dependiendo del sistema embebido a trabajar, de allí la importancia de leer el datasheet

del sistema previamente.

Salida binaria de datos, representación del dato de

entrada análogo en el mundo binario.

DEPENDERÁ DEL # bits de conversión que posea

el ADC.

Señal análoga de entrada: Tenga en cuenta dos

cosas, que deberá esta señal estar referenciada a

la misma tierra del ADC y además de eso deberá

de tener en cuenta que dicho valor de voltaje de

entrada no puede exceder el máximo del ADC.



En el proceso de conversión de Análogo a Digital (ADC), de cualquier sistema, el

que sea, siempre habrá una parte clave y es entender que existe una fórmula

universal para la relación entre el voltaje de entrada y el número de bits (Resolución

del ADC):

𝑉𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 =𝑉𝑟𝑒𝑓

2𝑛 − 1

Para el caso de Arduino Uno el Vref del ADC

es 5V.

El número de bits n de conversión son 10 bits.

Con la información anterior, se puede sacar la sensibilidad del ADC que tiene el

Arduino uno, así:

𝑉𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 =5 𝑉

210 − 1 =

5 𝑉

1024 − 1 =

5 𝑉

1023 𝑏𝑖𝑡𝑠= 4.887

𝑚𝑉

𝑏𝑖𝑡

Hace alusión al voltaje máximo que

puede convertir el ADC, precisamente

siempre será el voltaje al cual está

alimentando el ADC.

Es el número máximo en bits que podrá el

ADC representar la máxima entrada

análoga. El (-1) está inmerso en la fórmula,

puesto recuerde que el 0 cuenta como

primer número binario.

Esto significa entonces que cada vez que en la entrada análoga

del ADC (Recuerde que hay 6 de A0 A A5) haya una variación

de más de 4.887 𝒎𝑽 , el conversor cambiará en un bit.

“Y TIENE LÓGICA, ES DIVIDIR 5 V QUE ES LA MÁXIMA

CONVERSIÓN PERMITIDA EN LAS 1024 POSIBILIDADES

DE REPRESENTACIÓN”



4. ABRÁ EL IDE DE ARDUINO Y COPIE EL SIGUIENTE CÓDIGO:

Asegúrese primero que su PC ya haya reconocido su arduino y que este

seleccionado el mismo puerto COM que el PC ha reconocido:

VAYA A INICIO ADMINISTRADOR DE DISPOSITIVOS PUERTOS

COM Y LPT

EN EL IDE DE ARDUINO VAYA A HERRAMIENTAS Y VERIFIQUE:

EL PC HA RECONOCIDO EL

ARDUINO UNO EN EL PUERTO

COM 15

DEBE SER EL

MISMO PUERTO



EN HERRAMIENTAS PLACA:

BORRE TODA LA VENTANA:

SELECCIONE ARDUINO UNO



COPIE EL SIGUIENTE CÓDIGO:

DEBERÁ DE VISUALIZAR UNA PANTALLA COMO ESTA:

COMPILE, SUBA Y PRESIONE EL

SIGUIENTE BOTÓN MONITOR

SERIE.

El código que acaba de cargar, realiza lo siguiente:

Simplemente lee la señal de entrada análoga de A0 y hace

el proceso de conversión de análogo a digital, mediante su

ADC asociado a cada PIN, en este caso A0.

Esto lo hace con la instrucción:

analogRead(A0)

Le asigna el valor de la conversión a un dato tipo entero

llamado valorDigital.

Y finalmente dicho dato lo manda por puerto Serie, el cual

es visualizado en el Monitor Serie de Arduino.

Para ello declara la comunicación serie como

Serial.begin(9600), donde 9600 son los baudios de velocidad

de comunicación en setup e imprime (manda) el dato con

Serial.println(valorDigital) cada un segundo con

delay(1000).



¿ANALIZANDO EL RESULTADO?

Si observa el valor resultado permanentemente es de 59 con algunas variaciones

entre 60, 61, pero se queda estable en dichos valores.

¿Esto qué significa?

Recuerde el análisis anteriormente realizado con la ecuación del ADC, donde se

habló que por cada bit de cambio, significa que hubo 4.887𝑚𝑉 de cambio en la

entrada.

Por lo tanto, deduzca:

1 𝑏𝑖𝑡 −→ 4.887𝑚𝑉

59 𝑏𝑖𝑡−→ 𝑥

Dicho resultado será:

𝑥 =59 𝑏𝑖𝑡 ∙ 4.887𝑚𝑉

1 𝑏𝑖𝑡= 288,33 𝑚𝑉

¿Y si quiero saber el valor de temperatura?

Pues nuevamente deduzca:

1° 𝐶 −→ 10 𝑚𝑉

𝑥−→ 288,33 𝑚𝑉

𝑥 =288,33 𝑚𝑉 ∙ 1°𝐶

10 𝑚𝑉= 28,883 °𝐶

Regla de 3 básica

Ósea que este es el valor

que entrega el sensor de

temperatura LM35.

Regla de 3 básica

Obtengo la temperatura

que este momento

percibe el ambiente.



Acerque un encendedor lo más próximo que pueda al

sensor, sin hacerle daño, perciba cual es valor máximo

digital que arroja y calcule cual fue el valor de

temperatura:

Realice el procedimiento de conversión y plasme la respuesta:

___________.

5. MOSTAR EL VALOR LISTO EN GRADOS CENTIGRADOS:

Como acabo de percibir, se conoce las dos relaciones:

Sensibilidad del ADC y Sensibilidad del Sensor, por ende, se

puede dejar listo ese cálculo en el sistema embebido:

MODIFIQUE SU CÓDIGO ACTUAL LEVEMENTE:

Si observa con detenimiento, lo

único que se agregó, es lo que ya

se había analizado:

1. Multiplicar el dato por

4.887 para obtener el

voltaje en miliVoltios que

entrega el sensor.

2. Dividir por 10 miliVoltios

para obtener la

temperatura.

Observe que ambas operaciones

se hicieron en un solo paso.

Se imprime el valor, con el texto:

“La temperatura actual es:

valorTemperatura °C”



VERIFIQUE LA SALIDA DEL MONITOR SERIE:

ACERCE UN ENCENDEDOR Y COMPRUEBE:

Valor de temperatura

ambiente actual

Observe como la temperatura aumento

drásticamente cuando se acercó el

encendedor tomando el punto máximo

80.64°C

Observe como la temperatura decae

después de alejar el encendedor y sigue

bajando hasta llegar a temperatura

ambiente mientras se enfría el sensor.

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