Termômetro

Projeto de um termômetro a partir de um
diodo
Alunos: José Inácio de Lima
Neto([email protected])
Roni Teteo
Pessoa([email protected])
Professor: Luciano Fontes
OBJETIVO
 Construção de um termômetro digital a partir de um
diodo como sensor e tendo como interface homemmáquina um multímetro.
SENSOR
 Circuito básico do sensor
 O diodo empregado é o LN4004, por sua
disponibilidade no laboratório;
 A característica mais importante para este projeto é a
variação da tensão de polarização direta do diodo em
função da temperatura.
SENSOR
I = I0 (eqV/kT − 1) Onde:
I: corrente no diodo em ampères (A).
I0: corrente de saturação (A).
q: carga do elétron (≈ 1,6 10−19 C).
V: tensão aplicada em volts (V).
k: constante de Boltzmann (≈ 1,38 10−23 J /K).
T: temperatura da junção em kelvin (K).
PROCEDIMENTOS
 0ºC -----------------730mV
 100ºC --------------587mV, tomando a variação como linear, obtém-se a equação da reta:
 Vd=[-1,43xTc+730] mV
 Vd - tensão de polarização direta do diodo(V)
 Tc – Temperatura(ºC)
GRÁFICOS
PROCEDIMENTOS
PROCEDIMENTOS
DESENVOLVIMENTO DOS CIRCUITOS
Fonte de alimentação simétrica:
 Para tornar o projeto mais compacto, optou-se por
utilizar apenas uma bateria 9V, devido a isso foi
elaborado o arranjo com o diodo Zener de modo a
simular uma fonte simétrica.
 A tensão sobre o Zener é da ordem de 4,5V, como a
bateria é de 9V, a queda de tensão no resistor
também é de 4,5V. Fazendo o referencial de terra
no catodo do Zener, obtém-se uma fonte simétrica.
DESENVOLVIMENTO DOS CIRCUITOS
Vd=-1,43xTc+730 mV
 Fazendo: Vd’=[-1,43xTc+730mV]/-1,43
Vd’=Tc-0,51 V
 Para obter a equivalência direta entre a temperatura e a tensão mostrada no multímetro é
necessário implementar um circuito com Amp Op na configuração amplificador inversor,
como segue:Ganho(A) = 1/1,43=0,51
DESENVOLVIMENTO DOS CIRCUITOS
 Para ajustar o segundo termo da equação da reta, utiliza-se de um circuito subtrator:
Com isso, obtém-se:

V0=Tc
DESENVOLVIMENTO DOS CIRCUITOS
 Estas duas operações resultam no circuito abaixo:
CALIBRAÇÃO DO TERMÔMETRO
 1. Desligar pino 6 do 2º amp op e aterrar R8 que estava ligado neste pino.
 2. Ligar um multímetro na escala de 2Vdc no pino 6 do 2º amp op.
 3. Ajustar o potenciômetro R10 para obter 0,510 V no multímetro.
 4. Religar pino 6 do 2º amp op e desfazer aterramento em R8.
 5. Ajustar o potenciômetro R4 para obter 0,00 mV no multímetro (escala de 200 mV ).
 6. Com o auxílio de um termômetro em temperatura ambiente, reajustar P2 para que a
temperatura lida no multímetro seja igual à do termômetro.
RESULTADOS OBTIDOS
 A tabela a seguir mostra os resultados obtidos:
MULTÍMETRO
(mV)
TERMÔMETRO
(ºC)
ERRO
25,00
25,00
0,00%
26,70
27,00
-0,30%
38,80
39,00
-0,20%
Os erros de medida da temperatura com o circuito devem-se principalmente a
não linearidade da tensão do diodo versus temperatura e a variações de
tensão no circuito devido ao offset dos amp op e imprecisão nos ajustes
CONCLUSÃO
 Comparando os resultados do projeto com o termômetro, estes foram satisfatórios. O circuito
pode ser utilizado como termômetro eletrônico portátil e de baixo custo, sendo de fácil
construção.
 Com o conhecimento adquirido é possível projetar desde termômetros até termostatos
eletrônicos utilizando o diodo como sensor de temperatura.
 A escala do multímetro é de 0 a 100ºC.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Millman, Jacob. Eletrônica: dispositivos eletrônicos, 2ª Edição Vol 2,McGraw-Hill do
Brasil, 1981.
[2] Sedra, Adrel S.; Smith, Kenneth C. Microeletrônica, Quarta Edição ,MAKRON Books,
2000.
[3] Boylestad, Robert
Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos, 3ª edição – Rio de Janeiro :
Prentice-Hall do Brasil, 1986.
[4] Anotações da disciplina Circuitos Eletrônicos II.
[5] http://www.eletrica.ufsj.edu.br/labeletroica.html
[6] Notas de Aulas da disciplina de Instrumentação Eletrônica