Arduino Lab 04 – Leitura de temperatura com o

Arduino Lab 04 – Leitura de
temperatura com o sensor
MCP9700
Componentes deste Lab
Neste Lab discutiremos a integração do sensor de temperatura
MCP9700 aos dispositivos já abordados no Lab 03, que são o
Display de TFT 1,44, Arduino Nano V3.0 e o módulo RTC.
Sensor de Temperatura MCP9700
Sensores de temperatura, aliados a outros dispositivos, nos
permitem realizar o monitoramento de diversas aplicações em
que este dado seja importante. No caso deste Lab iremos,
inicialmente, apenas coletar os valores provindos da conversão
A/D e exibir no display de os mesmos. A imagem abaixo ilustra
o sensor em seu encapsulamento 3-Pin TO-92.
Imagem Sensor de Temperatura
encapsulado
Uma proteção construída com um tudo termo contrátil e um
revestimento interno de silicone para proteção da junção feita
junto ao cabo de conexão pode também ser observado na imagem
acima. Este encapsulamento favorece o uso do sensor em
aplicações de medição de temperatura em líquidos onde o mesmo
pode ser completamente imerso no sem nenhum risco de danos ao
sensor ou ao microcontrolador.
Características
O sensor de temperatura MCP9700, fabricado pela empresa
Microchip, possui como principais características, retiradas
do datasheet do fabricante, resumidas abaixo:
Tamanho reduzido;
Tres opções de encapsulamento disponíveis:
SC70-5, SOT-23-5, TO-92-3
Faixa de medição de temperatura:
-40°C a +125°C (Temperatura extendida)
-40°C a +150°C (Alta temperatura)
Precisão:
±4°C (max), 0°C a +70°C (MCP9700)
Relação Tensão/Temperatura:
0 mV/°C (Valores típicos) (MCP9700)
Faixa de tensão de operação:
Vdd = 2,3V a 5,5V (MCP9700)
Corrente de operação tipica:
6 μA
O sensor
O sensor aplicado neste Lab é do tipo Linear Active Thermistor
(LAT) ou, em uma tradução livre, Termistor Ativo Linear.
Possui um baixo custo, consumo e uma razoável precisão que,
dependendo da aplicação, pode satisfazer os requisitos do
projeto.
Diferentemente de sensores resistivos (Como termistores),
sensores LAT não necessitam um circuito adicional para
condicionamento do sinal. Segundo o fabricante, estes sensores
são imunes aos efeitos de capacitâncias parasitas. Esta
característica permite uma flexibilidade na fabricação das
Placas de Circuito Impresso no que diz respeito a localização
remota do ponto de aquisição, no nosso caso, o Arduino Nano.
Funcionamento do Sensor linear Ativo
Sensores com princípio de funcionamento LAT usam um diodo
interno para medir a temperatura. Devido as características
elétricas internas destes diodos, os mesmos possuem um
coeficiente de temperatura que altera seu valor de tensão em
função das mudanças relativas à temperatura ambiente. No nosso
caso, as mudanças de tensão seguem a proporção de 10mV/°C
(Valores típicos). Para um ambiente em 0°C, a tensão de saída
típica é de 500mV. Mais informações podem ser consultadas no
datasheet do fabricante.
Imagem Curva do Sensor
Interligação dos dispositivos
O sensor de temperatura exige apenas um pino de dados do
microcontrolador. Pode trabalhar nas tensões de 3V3 a 5V. No
caso deste projeto, estamos alimentando o sensor em 5V já que
a tensão de alimentação do protótipo é feita utilizando a USB
do PC e a referência interna do ADC do Arduino é neste valor.
O RTC e o Display são alimentados em 3V3. Um cuidado adicional
foi tomado quanto ao nível de tensão de troca de dados entre o
Display e o Arduino e um conversor de nível foi instalado.
Esquema de ligação
O esquema de ligação se encontra detalhado na figura abaixo.
Lembrando que um conversor de nível entre o Arduino e o
display deve ser usado.
Esquema de ligação
Teste e montagem
A figura referente a montagem deste protótipo em uma
protoboard se encontra abaixo. Nela observamos os três
componentes utilizados no Lab 03 com o acréscimo do sensor de
temperatura e do conversor de nível para adequar os níveis de
tensão para o Display.
Imagem Detalhe conversor e sensor
Algoritmo
Um algoritmo simples que, basicamente, faz a aquisição dos
valores de temperatura e envia ao display, assim como é
indicado na imagem abaixo, foi preparado para o Arduino e
também se encontra abaixo.
Imagem Display
[crayon-594033b4836b9030216012/]
Este código foi implementado utilizando a biblioteca básica
para interação com o controlador do display (Controlador
ILI9163C) escrita e disponibilizada pela Adafruit Industries.
Uma imagem da montagem final e teste utilizando uma protoboard
é ilustrado na imagem abaixo.
Imagem Montagem Final
Conclusão
Este trabalho foi apenas um complemento do Arduino Lab 03 onde
acrescentamos o sensor de temperatura e mudamos alguns
detalhes na interface apresentada no Display de LCD. Em um Lab
posterior iremos implementar a medição de temperatura com
sensores do tipo NTC e Termopares J e K que são amplamente
utilizados em aplicações industriais.