Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia

Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Tecnologia – CT
Departamento de Engenharia de Elétrica
Instrumentação Eletrônica
Prof.: Luciano Fontes
Projeto de um termômetro a
partir de um diodo
Aluno: José Clécio F. de Moura
Professor: Luciano Fontes
OBJETIVO

Construção de um termômetro digital a partir
de um diodo como sensor e tendo como
interface homem-máquina um multímetro.
SENSOR
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Circuito básico do sensor
O diodo empregado é o LN4004, por sua fácil
aquisição no comércio local;
A característica mais importante para este
projeto é a variação de temperatura da
tensão de polarização direta do diodo em
função da temperatura;
PROCEDIMENTOS

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O diodo foi isolado eletricamente com borracha de silicone e imerso em um
vasilhame com água a 0ºC e em outro com temperatura de 100ºC, onde foram
extraídos os seguintes dados:
0ºC -----------------730mV
100ºC --------------587mV, tomando a variação como linear, obtém-se a
equação da reta:
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

Vd=[-1,43xTc+730] mV
Vd - tensão de polarização direta do diodo(V)
Tc – Temperatura(ºC)
GRÁFICOS
DESENVOLVIMENTO DOS
CIRCUITOS
Fonte de alimentação simétrica:
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
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
somador:
Com isso, obtém-se:

V0=Tc
DESENVOLVIMENTO DOS
CIRCUITOS

Estas duas operações resultam no circuito abaixo:
CALIBRAÇÃO DO TERMÔMETRO

1. Desligar pino 6 do 1º amp op e aterrar R4 que estava ligado neste pino.

2. Ligar um multímetro na escala de 2Vdc no pino 6 d o 2º amp op.

3. Ajustar TP2 pa ra obter 0,510 V no multímetro.

4. Religar pino 6 do 1º amp op e desfazer aterramento em R4.

5. Isolar eletricamente os terminais do diodo LN4004 e mergulhá-lo em um
copo com gelo.

6. Esperar 2 minutos para o diodo atingir o equilíbrio térmico com o gelo.

7. Ajustar TP1 pa ra obter 0,00 mV no multímetro (escala de 200 mV ).

8. Retirar o diodo do copo com gelo e esperar até atingir a temperatura
ambiente.

9. Com o auxílio de um termômetro em temperatura ambiente, reajustar TP2
para que a temperatura lida no multímetro seja igual à do termômetro.
RESULTADOS OBTIDOS

A tabela a seguir mostra os resultados obtidos:
MULTÍMETRO
(ºC)
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
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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 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