Preparatorio1 LM35

INSTRUMENTACIÓN INSTRUMENT ACIÓN Y SENSORES TRABAJO PREPARA PREPARATORIO TORIO DAVID VID LÓE!" RIC#ARD CU!CO NOMBRES: DA

GRUPO: $ NRC: 3%&% NIVEL: V PROFESOR: IN'( )LAVIO INEDA MSC PARCIAL: l PRÁCTICA N°: * TEMA: Sensor de temperatura LM35

SAN'OL+U," $-*& 1. TITULO El sensor de temperatura LM35

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS  ESPE   DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

2. OBJETIVO D.se/ar e .mplementar la pr.mera etapa de un s.stema de .nstrumenta0.1n 2ue perm.ta med.r la temperatura del aua en un rano de 4-C a 5-C ut.l.6ando un sensor LM35" de tal 7orma 2ue esta pr.mera etapa pueda 0one0tarse a una tar8eta de ad2u.s.0.1n 0on una entrada anal1.0a de -9*-V 3. MATERIALES Cant.dad * * < * < <

Des0r.p0.1n Sensor de temperatura roto:oard Ca:les Mult=metro Elementos >Res.stores" 0apa0.tores? Ampl.7.0ador Opera0.onal

Valor   LM35 N;A N;A N;A Se@n el d.se/o LM&4*

4. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA a. De!"#$!#%& La ser.e LM35 son d.spos.t.os de temperatura de 0.r0u.to .nterado de pre0.s.1n 0on una tens.1n de sal.da l.nealmente propor0.onal a la temperatura 0ent=rada( El d.spos.t.o LM35 t.ene una enta8a so:re los sensores de temperatura l.neales 0al.:rados en Bel.n" a 2ue no se re2u.ere 2ue el usuar.o sustra.a un olta8e 0onstante rande de la sal.da para o:tener una es0ala de 0ent=rado 0onen.ente( El d.spos.t.o LM35 no re2u.ere n.nuna 0al.:ra0.1n o re0orte eternos para propor0.onar pre0.s.ones t=p.0as de  F  C a temperatura am:.ente   G  C en un rano de temperatura de 955  C a *5-  C( La :a8a .mpedan0.a de sal.da" su respuesta l.neal  la 0al.:ra0.1n pre0.sa del d.spos.t.o Ha0en 2ue la 0one.1n 0on los 0.r0u.tos de le0tura o 0ontrol sea ms 70.l e .mplementa:le 2ue 0on otros sensores( Como el d.spos.t.o LM35 0onsume s1lo %- JA de 0orr.ente" t.ene un auto0alentam.ento mu :a8o de menos de -"*  C( El d.spos.t.o LM35 est d.se/ado para operar en un rano de temperatura de 955  C a *5-  C" m.entras 2ue el d.spos.t.o LM35C t.ene un rano de 94-  C a **-  C >9*-  0on una pre0.s.1n me8orada?(

F#'("a 1: Con7.ura0.1n del sensor en modo :s.0o  ran es0ala(

). Ca"a!*e"+*#!a

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS  ESPE   DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Cal.:rado d.re0tamente en rados Cent=rados( )a0tor de es0ala l.neal *-mV;C( -"5C re0.s.1n aseurada a $5C temperatura am:.ente( Cal.:rado para temperaturas desde 955C a *5-C( Ade0uado para apl.0a0.ones remotas( Ka8o 0osto" 70.l ad2u.s.0.1n( Opera en un rano de 4V a 3-V( Sal.da de :a8a .mpedan0.a -"* para 0aras de *mA(

!. P#&e ,e C-&e#%&

F#'("a 2: .nes de 0one.1n del LM35  su 7am.l.a

F#'("a 3: .nes de 0one.1n del LM35  su 7am.l.a

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS  ESPE   DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ,. A$/#!a!#-&e 'ra0.as a las 0ara0ter=st.0as 2ue t.ene el d.spos.t.o LM35 es mu ut.l.6ado en s.stemas de re7r.era0.1n" el sensor de temperatura puede usarse para 0ompensar un d.spos.t.o de med.da sens.:le a la temperatura am:.ente" re7r.erar partes del.0adas del ro:ot o :.en para lorar temperaturas en el trans0urso de un trae0to de eplora0.1n( Como es un d.spos.t.o de 70.l a00eso  :a8o 0osto sus apl.0a0.ones son mu d.ersas(

0. DISEO DE LA PRIMERA ETAPA DEL SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN a. Re(##*-  Temperatura del aua 4-C95-C C  d  = *- mV �  Sensor LM35  Tens.1n de sal.da -9*-V ). D#a'"aa ,e )/-(e

F#'("a 4: D.arama de Klo2ues de la pra0t.0a

0( D#e- ,e/ !#"!(#*- ,e a!-&,#!#-&a#e&*1. Requerimient!" Temperatura .n.0.al de 4-C a 5-C se apl.0a la tasa de 0oners.1n para o:tener los alores de tens.1n 0orrespond.entes al olta8e de entrada Vinini#i$%  Vin &in$% 

=

=

*-mV  � � C� 4-� � 4-- mV

=

Se real.6a un es2uema de la etapa de a0ond.0.onam.ento( 4-- P 5--mV V.n

 

=

C  � �� *-mV  � � 5-� C� � 5--mV C  � ��

- P *-V C.r0u.to de   Vout A0ond.0.onam.ento

 

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS  ESPE   DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Con estos datos se real.6a la r7.0a de trans7eren0.a del 0.r0u.to de a0ond.0.onam.ento

F#'("a 0: 'r7.0a de la 7un0.1n de trans7eren0.a del 0.r0u.to de a0ond.0.onam.ento

Se o:sera una 7un0.1n l.neal por lo 2ue se puede arant.6ar 2ue no a a e.st.r d.stors.1n en la entrada de la se/al( A 0ont.nua0.1n se 0al0ula la e0ua0.1n de la re0ta  Pen'iente m m

=

uO $

-

uin $

-

u O* u in*

*- -

=

-" 5 -" 4

=

*--

-

Termin b ara el 0l0ulo de b se puede reempla6ar los alores de Vo  V.n a sea del * o del $" en este 0aso usamos $ u =

mu in

+(

*- = *-- ( -"5 )

+(

( = -4-

Reempla6amos para o:tener la 7un0.1n u = *--u in - 4-

). T$(%$ 'e tr$n!&eren#i$"

Te$e"a*("a 5T°C6 4-C 45C 5-C

V-/*a7e ,e e&*"a,a V#& 5V6 4--mV 45-mV 5--mV

V-/*a7e ,e a/#,a V-5V6 -V 5V *-V

Ta)/a 1: Rela0.1n entre V.n  Vout 0on respe0to a la temperatura entrante

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS  ESPE   DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA u

=

*--u in

u 

=

*-- ( -" 4 )

u 

=

-

u = *--u in - 4-

4-

u

=

*--u in

u  = *-- -" 45 - 4-

u 

=

*-- ( -" 5 )

u  = 5V 

u 

=

*-V 

(

4-

-V 

)

-

4-

4-

,. I$/ee&*a!#%& ,e/ !#"!(#*- e/e!*"%&#!- ,e/ !#"!(#*- ,e a!-&,#!#-&a#e&*A 0ont.nua0.1n se anal.6a en etapas la e0ua0.1n o:ten.da de la 7un0.1n de trans7eren0.a u = *--u in - 4-

 Etapa 1: u

*--u 

in " donde se o:sera 2ue es una S. se anal.6a la s.u.ente epres.1n de la 7un0.1n  = ampl.7.0a0.1n de olta8e" para lo 0ual se puede .mplementar un 0.r0u.to ampl.7.0ador .nersor o no .nersor >depende del d.se/ador?( En este 0aso .mplementamos un .nersor" en el 0ual la 71rmula de Vo .ene dada por

u

u

=

u  u in

 R F   Ri  R F

= -

 R F   Ri

u in

*--u in

 R F  = *--( ** )

*--

 R F  = *--* W

=

RF =

*-100kΩ         4

=

*-- Ri

Ri Vin

 Nos .mponemos un alor de R.Q*  se 0al0ula R7 

2

1kΩ

U1 6

741

Vo1

3         7

        5

1

En esta etapa se t.ene una ampl.7.0a0.1n de *-- e0es el olta8e de entrada" s. anal.6amos el alor  m.mo de olta8e 0uando se m.de 5-C 2ue representa -(5V lo 2ue ampl.7.0ado da 5-V( or lo 2ue el ampl.7.0ador opera0.onal LM&4* no s.re para .mplementar este 0.r0u.to a 2ue es sa:.do 2ue el ampl.7.0ador opera0.onal 0onen0.onal no puede dar ms olta8e 2ue su alor de polar.6a0.1n" 2ue en este 0aso es *V" lo 2ue s.n.7.0a 2ue de:emos polar.6ar el A(O( 0on ms de 5-V( ara .mplementar este d.se/o se de:e usar ampl.7.0adores opera0.onales de alto olta8e" los 0uales son d.7=0.les de en0ontrar en el mer0ado  adems su 0osto es eleado( or esta ra61n se de0.d.1 real.6ar otro d.se/o para la .mplementa0.1n del 0.r0u.to de a0ond.0.onam.ento" usando el ampl.7.0ador opera0.onal en modo d.7eren0.al(  Requerimient!"

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS  ESPE   DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Tin 4-� C � Vin -(4V � V -V Tin 5-� C � Vin -(5V � V *-V =

=

=

=

=

=

Vre&  

=

   

-(4V 

art.endo de la 71rmula del ampl.7.0ador d.7eren0.al 0on anan0.a" donde R*QR3  R$QR4" se t.ene 2ue V

=+

+=

(V

in

- Vre&

V 

(V

in

- V re&

)

   

)  =

 

 

*-(5 - -(4

= *--

N-*a: ara 0al0ular la anan0.a se puede usar los dos alores de V.n  Vo 0orrespond.entes 2ue se .nd.0an en los re2uer.m.entos( Una e6 o:ten.da la anan0.a se 0al0ula la rela0.1n de R*  R$" d.0.endo 2ue R*Q*  +

=

 R*+

 R$  R* =

R$

 R$   ** ( *-- ) =

=

*--* 

Circuito Final: V8

15V         7

R1 Vin

        5

1

3

741

1kΩ

0.5V

2

R2

U3

100kΩ

V10         4

15V Vref 

0.4V

R3

R4

1kΩ

100kΩ

6

N-*a: El d.se/o .mplementado en la pr0t.0a es 1pt.mo" 0on solo un ampl.7.0ador opera0.onal se resuele el pro:lema planteado" de:.do a la toleran0.a de las res.sten0.as usadas e.sten 7allos no s.n.7.0at.os en este e8er0.0.o( or tanto damos por 0on0lu.do 2ue el d.se/o real.6ado 0umple 0on el o:8et.o planteado( 8. SIMULACIÓN E!e&a"#- ,e $"(e)a    E!#en$ri n,1 Temperatura Q 4-C V.n Q -(4V

F#'("a 8: Es0enar.o de prue:a* V.nQ-(4V  

 E!#en$ri n,) Temperatura Q 45C V.n Q -(45V

F#'("a 8: Es0enar.o de prue:a$ V.nQ-(45V

 

 E!#en$ri n,Temperatura Q 5-C V.n Q -(5V

F#'("a 8: Es0enar.o de prue:a3 V.nQ-(5V

9. PROCEDIMIENTO &(* Armar el 0.r0u.to d.se/ado en el tra:a8o preparator.o( &($ Ener.6ar el 0.r0u.to usando las 7uentes  er.7.0ando las 0one.ones( &(3 Colo0ar aua 0al.ente a una temperatura t Q 4-C en el re0.p.ente trm.0o" esta temperatura de:e ser er.7.0ada por el term1metro( &(4 Una e6 2ue la temperatura este a 4-C pro0edemos a 0olo0ar el sensor LM35 en el aua  a er.7.0ar la sal.da del 0.r0u.to de a0ond.0.onam.ento 0on el mult=metro  anotamos ese alor en la ta:la *( &(5 Repet.r el paso &(3  &(4 para la temperatura del aua a 45C  5-C  anotar los resultados en la ta:la *(

. TABLA DE RESULTADOS Te$e"a*("a a'(a

V;e&-"<

5- 45 4-

4% mV 43$ mV -(3 mV

V;a!-&,#!#-&a,-" < ( V 4(&* V 93(33 V

VP-"!e&*a7e ;#(/a!#%&< ,e E""-" *-(- V 5(*-$ V *-4($$4 mV

Ta)/a 1: Resultado de las med.das tomadas en la pr0t.0a  s.muladas

=. ANALISIS DE LOS RESULTADOS 1>. 11.  

Http;;XXX(t.(0om;l.t;ds;sml.n;lm35(pd7  Https;;domot.a(Xordpress(0om;$-*$;-&;*4;sensor9de9temperatura9lm35

*(*W (3$W $4(&W