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Projeto Do Sensor de Temperatura Com Diodo

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Projeto do sensor de temperatura com diodo: Circuito básico do projeto Princípio de funcionamento: A junção PN do diodo polarizada diretamente tem uma queda de tensão em torno de 0,6V. Este valor varia com a temperatura da junção o que faz com que possamos utiliza-lo para medir a temperatura. Para manter a variação de tensão mais proporcional possível à variação da temperatura é necessário manter a corrente do diodo constante. As variações de tensão da junção são muito pequenas o que requer uma
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  Projeto do sensor de temperatura com diodo:Princípio de funcionamento: A junção PN do diodo polarizada diretamente tem uma queda de tensão em torno de 0,6V.Este valor varia com a temperatura da junção o que faz com que possamos utiliza-lo paramedir a temperatura. Para manter a variação de tensão mais proporcional possível àvariação da temperatura é necessário manter a corrente do diodo constante. As variações detensão da junção são muito pequenas o que requer uma amplificação do sinal.Para que possamos medir a temperatura ambiente de forma bastante precisa, devemos primeiramente projetar uma fonte de corrente contínua para o diodo sensor, chamado deDS. Projeto dos componentes: Com uma tensão de alimentação de 12V, inicialmente definimos qual a corrente do diodo.I DS = 2mA.Depois, escolhe-se o diodo zener (DZ),o qual deve manter a tensão na base-emissor (VBE)do transistor constante que é de 0,6V: 5V6DZ = 5V6/1W – 1N4734 (comercial).I Zmáx =1W/5,6V=178,57mA.Para o zener trabalhar frio adota-se 25mA.Escolhe-se também um transistor PNPBC 558 com ganho hfe = 288 (medido)Assim:I E = I C + I B Circuito básico do projeto  I C = I DS = 2mA .20069,2 28822 mAmAmAmA I  I  I  I   E C C  E  ≈=+==>+= β  Assim dimensiona-se os resistores: RE (Resistor de Emissor) e RZ (Resistor de Zener). Ω=−=−= k mAV V  I VBE VZ  RE   E  5,226,06,5 Adotado o valor comercial 2k2. Ω=+−=>+−= 2562882256,512 mAmAV V  I  I VZ VCC  RZ   B Z  Adotado o valor comercial de 270R Para o diodo DS, foi adotado o diodo de sinal 1N4148.Os componentes do circuito da fonte de corrente do diodo ficaram:RE =2k2RZ =270R DZ=1N4734 – 5V6Q1=BC558 Comportamento do circuito: Assim, com este circuito foram realizadas as seguintes medidas de tensão com algumastemperaturas:TempVDS9 ° C0,671V26 ° C0,648VO que nos dá um gráfico assim: Temperatura x Tensão do sensor  0,50,550,60,650,70 20 40 60 80 100 Temperatura em Celcius    T  e  n  s   ã  o   V   D   S    Para que nosso sensor trabalhe com uma variação de temperatura de 0 ° C à 100 ° C, eleapresenta uma variação máxima de 139,29mV.Assim, deve-se amplificar o sinal e deslocar o zero através de um ajuste de off-set. Para talusa-se um amplificador somador inversor cujo ganho principal é para que tenhamos umavariação de 5V ao invés de somente 139,29mV. 3796,36 29,1395 ≈=== mV V ViVo Av Como se trata de um amplificador inversor para quea reta seja crescente o ganho é de -37. Para o Ri adota-se 2k7 e calcula-se o Rf. Ω=−⋅−==>−=−=>−= k k  Rf  k  Rf   Ri Rf   Av 9,99)72(37 7237 Usa-se, portanto, 100k.Para o ajuste de off-set coloca-se um potenciômetro de 50k para melhor adequar a tensãode saída Vo.O circuito fica assim: Lista de componenetes:  DZ – Diodo Zener - 1N4734 (5V6)DS – Diodo de Sinal - 1N4148RE – Resistor de Emissor - 2k2RZ – Resistor de Zener – 270R Q1 – Transistor PNP – BC558Ri1 e 2 – 2k7Rf – 100k CI1 – AmpOp 741Pot1 – potenciômetro de 50k  Leitura da temperatura A leitura da temperatura é realizada através do software ILT desenvolvido em BORLANDC ++ Builder, o qual lê o valor da temperatura pela porta serial, comunicando com ummicroprocessador PIC.Descrição do processo:O microprocessador PIC 16F877 possui conversor A/D o qual lê e converte a tensão Vo dosensor de temperatura. Este também possui uma porta USART(Universal SynchronousAssynchronous Receiver Transmiter), com este canal de comunicação é possível enviar ereceber dados seriais. Como o PIC trabalha com nível de tensão TTL faz –se necessário ouso de um driver RS232 para a comunicação com a porta serial do PC.O software ILT envia comandos para começar a comunicação entre o processador e o PC, efica amostrando o valor da temperatura lida pelo sensor, convertida e enviada pelo PIC ao programa.
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