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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE INSTRUMENTACION Y SENSORES

Práctica de Laboratorio N°1

1. Tema: Sensor de Temperatura LM35 2. MARCO TEÓRICO Amplificador Inversor

La ganancia en tensión del amplificador inversor se obtiene analizando el circuito y aplicando las características del AO ideal. Si las corrientes a través de las líneas de entrada son nulas, se cumple

En el OA ideal Vn=Vp. Pero en este caso Vp=0 entonces Vn=0, y por elo, a este nudo se le denomina masa virtual al tener una tensión de 0. Si Vn=0, sustituyendo en la ecuación resulta q la ganancia vale

El término es debido al signo negativo de esta expresión que indica en desfase de 180⁰ entre la entrada y salida. La impedancia de entrada de este circuito es R1.

Amplificador Inversor

El circuito mostrado en la figura, como su propio nombre indica, permite sumar algebraicamente varias señales analógicas. La tensión de salida se expresa en términos de la tensión de entrada como

LM35 (Sensor de Precisión de Temperatura Centígrada) El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC y un rango que abarca desde -55º a +150ºC. La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC por lo tanto:   

1500mV = 150 ºC 250mV = 25ºC -550mV = -55ºC

Disponible en distintos encapsulados (TO-92, TO-46, SO-8, TO-220). Características •Calibrado directamente en Celsius. • Escala de factor lineal. •Exactitud garantizada 0 5 Exactitud garantizada 0.5 Cº (a +25 ⁰C). • Rango entre -55º a +150ºC. •Conveniente para aplicaciones remotas. • Bajo costo debido al ajuste del wafer-level. • Opera entre 4 y 30 volts de alimentación. • Bajo auto-calentamiento.

3. Desarrollo de Formulas y Datos: Formula sensibilidad LM35:

δ =10

mV °C

SI T=20 ⁰C entonces

x=20 ℃ ×

10 mV =0.2 [V ] ℃

SI T=20 ⁰C entonces

x=25 ℃ ×

10 mV =0.25 [V ] ℃

SI T=20 ⁰C entonces

x=30 ℃ ×

10 mV =0.3 [V ] ℃

SI T=20 ⁰C entonces

x=35 ℃ ×

10 mV =0.35 [V ] ℃

SI T=20 ⁰C entonces

x=40 ℃ ×

10 mV =0.4 [V ] ℃

Construimos la Ecuación que generaliza nuestro circuito:

y=mx +b Donde

m=

y 2− y 1 5−0 = x 2−x 1 0,4−0,2

m=25

y=25 x +b Reemplazamos

5=25 ( 0,4 ) +b b=−5 La ecuación queda de la siguiente manera

y=25 x−5 Si

x=0.25[V ] y=25 ( 0.25 ) −5=1.25 [V ]

Si

x=0.30[V ] y=25 ( 0.3 ) −5=2.5 [V ]

Si

x=0.35[V ] y=25 ( 0.35 ) −5=3.75 [V ]

4. Tabla de Datos: Temperatura 20 ⁰C 25 ⁰C 30 ⁰C 35 ⁰C 40 ⁰C

X 0.2 [V] 0.25 [V] 0.3 [V] 0.35 [V] 0.4 [V]

Y 0 [V] 1.25 [V] 2.5 [V] 3.75 [V] 5 [V]

5. Diseño del Circuito: Tomando en cuenta la fórmula y=25x-5 establecemos que Vi= x; V2=b y Vo2= y

Vo 1=

Si

25=

−Rf Vi Ri

A=

Rf Ri

A=25 y Ri=10 kΩ Rf 10 kΩ

Vo 1=

Entonces

−250 k Ω Vi 10 k Ω

Rf =25 ( 10 k Ω )=250 [k Ω]

Vo 1=−25 x

Vo 2=−Rf (

V1 V2 Vn + + …+ ) R1 R 2 Rn

V 1=Vo 1 y V 2=5 y R 1=R 2=R 3=10 kΩ

Si

Vo 2=−10 kΩ(

−25 x 5 + ) 10 kΩ 10 kΩ

Vo 2=−10 kΩ(

−25 x 5 + ) 10 kΩ 10 kΩ

Vo 2=−10 kΩ(

−25 x +5 ) 10 kΩ

Vo 2=−(−25 x+ 5)

y=25 x−5

6. Gráfico del Circuito:

BAT3 12V

U3

U2 7

5V

7

BAT4

U1

1

3

28.0 VOUT

3 2

R1

6 2

R3

6 2

10k 4 1 5

10k

741

4 1 5 3

741

LM35

R2

R4

R5

10k

10k

250k

BAT2 12V

BAT1 5V

7. Conclusiones y Recomendaciones 

 

Con el uso del amplificador operacional 741 y sus aplicaciones lineales como inversor y sumador inversor logramos diseñar y encontrar la ecuación lineal correcta para el sensor lm35 de acuerdo al rango de temperatura establecido. Envés del uso de resistencias fijas de cerámica utilizar potenciómetros de precisión para obtener mejor resultados y no exista tanta variación de error. Conocer el rango de temperatura que soporta la silicona utilizada al realizar las pruebas en agua, para evitar daños en el lm35.