Indicador de temperatura por faixas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO INTEGRADO III (ENGC37)





TÍTULO DO TRABALHO
Relatório Final
1. Introdução
O presente trabalho visa descrever os passos realizados para a confecção de um indicador de faixas de temperatura baseado em Amplificadores Operacionais (AOP) e no sensor LM35, como forma deavaliação final da matéria ENGC37 - Laboratório Integrado II, do curso de Engenharia Elétrica da UFBA.
O projeto deve ser construído em 3 blocos, como mostra a Figura 1.
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Figura 1






• BLOCO1:
o Sensor LM35 e fonte de alimentação.
• BLOCO2:
o AOP como amplificador não inversor,
o Ganho entre 1 e 100,
oImpedância de entrada entre 10K e 1M.
• BLOCO3:
o Comparadores sem realimentação,
o LEDs indicadores das faixas de temperatura, junto dos quais deve constar as respectivas faixas indicadas:
▪ Baixa: temperatura inferior a 14ºC,
▪ Média: temperatura entre 15ºC e 24ºC,
▪ Alta: temperatura entre 25 ºC e 50ºC,▪ Superaquecimento: temperatura superior a 50ºC (este LED deve piscar).

A conclusão e objetivo das atividades é a confecção do produto com essas características, com o circuito montado em placa de circuito impresso e guardado em uma caixa final, para aferir a temperatura de líquidos (água).
2. Projeto e Simulação


1. Projeto Preliminar


O projeto foifeito com base nos blocos especificados, então foram seguidas as seguintes etapas:
1. Estudo do sensor LM35
O LM35 consiste num termistor semicondutor montado em um circuito integrado (CI) em junto com um circuito capaz de tratar o seu sinal. Sua saída é linear, varia em 10mV a cada grau centígrado, sua faixa de operação de temperatura (entre -55ºC e 150ºC) e de tensãode alimentação (entre 4V e 30V) o tornam fácil de usar e excelente para o projeto.
A partir do datasheet do componente, foi escolhida a configuração indicada na Figura 2. O sensor opera indicando temperaturas entre 2ºC e 150ºC, com alimentação entre 4V e 20V.
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Figura 2

2. Escolha da fonte de alimentação
Tendo em mãos os dados sobre ofuncionamento do sensor, faz-se necessária a escolha da alimentação, item que irá limitar o funcionamento dos outros blocos do circuito.
Foi escolhida a tensão de 5V para alimentar o circuito visando a facilidade com que se encontra fontes de alimentação com esse valor de saída (fontes para celular e porta USB dos computadores, por exemplo). Caso uma fonte não seja encontrada com essevalor, o projeto prevê o uso do CI regulador de tensão 7805, que aumenta a faixa de tensão de alimentação de 5V para algum valor entre 7V e 25V, abrindo a possibilidade para o uso de baterias.


3. Projeto do amplificador não inversor
Este amplificador consiste no circuito da Figura 3. Foi usado o CI LM324, com as seguintes características favoráveis ao projeto:a. Tensão de alimentação entre 3V e 32V,
b. 4 AOPs em um CI,
c. Tensão de offset entre 1mV e 9mV,
d. Saturação negativa em 0V quando usado com fonte simples,
e. Saturação positiva aproximadamente igual a Vcc - 2V.
O ganho pode ser calculado a partir da relação: Av = (1+R10/R11). Como nossa alimentação é de 5V e atensão máxima de saída do sensor que representa informação vale 480mV (50ºC), o ganho máximo deve ser (5-2)/0,48 = 6,25. Escolhemos então o ganho igual a 5 e calculamos os componentes como estão na Figura 3. A fonte de 600mV em conjunto com o potenciômetro representam o LM35.


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Figura 3

4. Projeto do comparador
Essa foi a parte mais trabalhosa da etapa de...
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