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Medidor de temperatura utilizando Arduino UNO y el Sensor LM35 Cesar Ramiro Beltrán Hernández.
[email protected] Universidad Cooperativa de Colombia. Bogotá Seminario Regional I.
Resumen: El presento proyecto explica el diseño de un instrumento de medición de temperatura utilizando Arduino como tarjeta de adquisición de datos y el sensor LM35. Dicho sensor es un sensor analógico de la casa Texas Instruments, que nos permite realizar medidas de temperatura de una forma bastante precisa a través de las entradas analógicas de nuestro Arduino. Palabras Clave: Temperatura, Arduino, Sensor, LM35, DAQ. INTRODUCCIÓN Los sensores electrónicos han ayudado a medir con mayor exactitud las magnitudes físicas; no se puede hablar de los sensores sin sus acondicionadores de señal, ya que normalmente entregan señales muy pequeñas y es muy importante equilibrar sus características, con las del circuito que le permiten adquirir, acondicionar, procesar y actuar con las señales. Probablemente sea la temperatura el parámetro físico más común que se mide en una aplicación electrónica, incluso en muchos casos en que el parámetro de interés no es la temperatura, ésta se ha de medir para incluir indirectamente su efecto en la medida deseada. El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente. La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (0 K) al «cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el Uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius, llamada «centígrada»; y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un
tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados Unidos, y sólo en algunos campos de la ingeniería. DESCRIPCIÓN TÉCNICO Termómetros sin contacto Estos termómetros determinan la temperatura del cuerpo a distancia, y se basan en la determinación de alguna característica del cuerpo que cambie con la temperatura sin hacer contacto con él, aquellos que se usan para medir temperaturas altas y medianamente altas (unos 600 grados Celsius o más) se denominan pirómetros. En general son aparatos ópticos más complejos y su uso es más especializado. Las características utilizadas para la determinación de la temperatura con estos termómetros más comunes son:
Medición de la radiación electromagnética visible emitida por el cuerpo caliente (pirómetros de radiación visible). Medición de la absorción de radiaciones electromagnéticas por el cuerpo caliente (pirómetros de absorción-emisión). Medición de la radiación infrarroja emitida por el cuerpo caliente (termómetros de radiación infrarroja)
Sensor de temperatura lm35 y arduino En este proyecto, decidimos hacer un medidor de temperatura utilizando como sistema de adquisición de datos la tarjeta Arduino UNO Como se puede ver es un sensor que presenta únicamente 3 pines (VCC, GND y Data), por ello su conexión es muy sencilla. Además presenta las siguientes características: Está calibrado directamente en grados Celsius. Rango de medición de -55ºC a 150ºC. La tensión de salida es proporcional a la temperatura. Esto quiere decir que 1ºC equivale a 10mV. Precisión garantizada de 0.5ºC a 25ºC. Rango de alimentación entre 4 y 30V. Baja impedancia de salida. Baja corriente de alimentación (60uA).
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No necesita de circuitos adicionales para su calibración. Presenta un coste bastante reducido.
digital, realiza el respectivo tratamiento de la información.
PROGRAMACIÓN.
DIAGRAMA DE BLOQUES. A continuación se muestra el diagrama de bloques que componen la unidad instrumental.
ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL. Para poder procesar la señal adquirida por el sensor, fue necesario implementar un circuito de amplificación utilizando el circuito integrado MC33202 que es un amplificador operacional Rail to Rail, con una ganancia de 7 en su configuración de amplificador no inversor.
La señal del circuito acondicionador es tomada por un puerto análogo de Arduino, que a través de su conversor análogo
Se realizó una interfaz PC-Instrumento para poder realizar de mejor manera la medición de temperatura y visualizar el comportamiento del sensor a través de LabView2012, la programación consta de diferentes bloques para la adquisición de la señal analógica, el cálculo con el voltaje que varía en función de la temperatura y por ultimo una estructura que varía la escala que se mide entre mili grados centígrados, grados centígrados, y kilogrados centígrados. A continuación se muestra el bloque de Labview y su respectivo panel instrumental.
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Grafica 1. Temperatura Vs Voltaje
Por medio del método de aproximación por mínimos cuadrados se obtuvo la liberalización y su respectiva ecuación. T = 34,8687V – 6,084 CALIBRACION DEL SENSOR. Para la calibración de la unidad instrumental se tomó el procedimiento de calibración por comparación directa por medio de un termómetro patrón, con el cual se fueron tomando distintas mediciones de temperatura.
Esta ecuación fue utilizada en la programación tal como se muestra en la siguiente imagen.
BIOGRAFÍA.
Con las mediciones tomadas de temperatura y voltaje se tabularon y posteriormente se realizó la gráfica.
HTTP://WWW.DATASHEETCATALOG.NET/ES/DATASHEE TS_PDF/L/M/3/5/LM35.SHTML
HTTP://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/TEMPERATURA
HTTPS://WWW.GOOGLE.COM.CO/?GFE_RD=CR&EI=GA NNU7PGOOLO8GEPMOHAAQ#Q=SENSOR+LM35+C ON+ARDUINO+TEMPERATURA+CIRCUITO+ESQUEMATI CO
HTTP://TALLERARDUINO.COM/2013/10/01/SENSOR-DETEMPERATURA-LM35-Y-ARDUINO/
