TERMÓMETRO ELECTRÓNICO

Existen diversas formas de censar temperaturas en el ámbito industrial tales como termocuplas, termo resistores, diodos zener, sensores integrados, etc. La elección del dispositivo sensor dependerá en gran medida de los rangos de temperaturas que uno desea medir, el sitio en cual se instalará y las condiciones de ambiente que deberán soportar. Otro punto a tener en cuenta es la linealidad con que cada uno de estos dispositivos sensores responde; en este proyecto se comenzó por seleccionar el rango de temperaturas y luego la linealidad del sensor, desembocando en el sensor de temperatura LM35.

En este tipo de industria, por su envergadura, es muy común utilizar termómetros de columna de alcohol o en su defecto de columna de mercurio. El inconveniente de este tipo de termómetro es la limpieza de los mismos y el peligro de que ante un golpe accidental su rotura haga necesario el descarte de la totalidad de la producción afectada. Otro inconveniente es la lectura del mismo, ya que es incomoda y varía según el operario que realice la medición. En su contraparte, el termómetro digital ofrece una lectura precisa rápida y cómoda, además de no producir riesgos de contaminación al producto en contacto y una fácil limpieza.

DISEÑO DEL TERMÓMETRO DIGITAL

El termómetro digital será desarrollado de acuerdo al siguiente diagrama a bloques:

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DESCRIPCIÓN:

El sensor que se utilizará será el transistor LM35DZ modelo TO-92, el cual es un sensor de temperatura con buena precisión en escala Celsius. Éste dispositivo transforma la temperatura del ambiente en voltaje, del orden de mV.

El LM35DZ entrega a la salida una resolución de 10mV por cada grado centígrado.

Empleándolo solo sin ninguna configuración en especial, el dispositivo presenta un rango de medición de 2 a 150°C, como se muestra a continuación:

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Esta configuración es la idónea para el proyecto pues solamente la utilizaremos para medir temperaturas hasta 99°C.

Este sensor es fabricado por Fairchild y Nacional Semiconductor.

La etapa de conversión se llevará a cabo mediante el convertidor analógico-digital (A / D) ADC0804, el cual es un convertidor A / D de 8 bits con salida en paralelo, debido a que es uno de los dispositivos más populares en aplicaciones de sistemas, además de estar bien documentado, pues existe gran cantidad de información en libros y en Internet para poderlo emplear en aplicaciones con microprocesadores, micro controladores y PLD’s.

Dicho convertidor utiliza el método de aproximaciones sucesivas para la conversión, que se describe brevemente a continuación:

Los convertidores de aproximaciones sucesivas contienen un valor fijo en su tiempo de conversión que no depende del valor de la entrada analógica, la disposición básica es semejante a la de ADC de rampa digital, sin embargo, el convertidor de aproximaciones sucesivas no utiliza ningún contador para dar la entrada en el bloque del convertidor DAC, pero en cambio usa un registro con lógica de control que

modifica el contenido del registro bit a bit hasta que los datos del registro son el equivalente digital de la entrada analógica.

El tiempo de conversión de los convertidores de aproximaciones sucesivas de "n" bits requieren "n" ciclos de reloj para realizar su conversión sin importar la magnitud del voltaje que esta presente en su entrada, esto se debe a que los circuitos de control tienen que ensayar un 1 lógico en cada posición del bit para ver si se necesita o no, es por esto que los convertidores de aproximaciones sucesivas tienen tiempos de conversión muy rápidos, su uso en aplicaciones de sistemas con adquisición de datos permitirán que se adquieran mas valores de datos en un intervalo de tiempo dado.

Esto puede ser muy importante cuando los datos analógicos cambian su valor rápidamente.

TERMÓMETRO ELECTRÓNICO

El sensor de este termómetro es un diodo de uso general de silicio como, por ejemplo, el BA315 y el instrumento es un vumetro común de 200mA. El ajuste del punto de funcionamiento se hace con el potenciómetro.

Termómetro digital muy preciso con sonda LM35 (0,1 grado de error). El circuito tiene dos ajustes. Uno, R5 que ajusta los desplayes a cero. Para ello el extremo de R4 que va a la sonda de temperatura lo conectamos a masa y giramos R5 hasta leer 0:0:0. Después conectaremos la sonda LM35 a los terminales 2 y 3 marcados en el circuito. Con ello damos tensión a la sonda. Medimos con un polímetro ajustado a 1Voltio fondo de escala los valores entre el terminal no conectado, que es la salida de la sonda, y la masa. La tensión que nos de son los grados que hay en la habitación

Termómetro digital muy preciso con sonda LM35 (0,1 grado de error). El circuito tiene dos ajustes. Uno, R5 que ajusta los displays a cero. Para ello el extremo de R4 que va a la sonda de temperatura lo conectamos a masa y giramos R5 hasta leer 0:0:0. Después conectaremos la sonda LM35 a los terminales 2 y 3 marcados en el circuito. Con ello damos tensión a la sonda. Medimos con un polimetro ajustado a 1Voltio fondo de escala los valores entre el terminal no conectado, que es la salida de la sonda, y la masa. La tensión que nos de son los grados que hay en la habitación.

Resistencia eléctrica

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

Para un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula:

Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, \ell es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo.

La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal).

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual con la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

Por otro lado, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a su resistencia"

Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.