INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA TERMÔMETRO DIGITAL

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Alunos: Wellington Rodrigues de Oliveira Sérgio Ferreira de Lima Professor: Luciano Fontes 25 de Novembro de 2009 INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICATERMÔMETRO DIGITAL

2. Introdução Projeto CI 7107 Teste do Circuito Componentes do Projeto Esquema Elétrico Circuito Final Outras Aplicações Referências Bibliográficas ROTEIRO DA APRESENTAÇÃO

3. O objetivo deste experimento é a construção de um termômetro digital industrial, equipamento utilizado para medir a variação da temperatura ambiente, numa faixa que varia entre –199º C a +199ºC ou (–326,2º F a + 390,2º F). O princípio básico de funcionamento: A variação da temperatura em alguns componentes eletrônicos provoca em seus terminais uma variação de tensão, que devidamente trabalhada, pode ser perfeitamente utilizada para medir estas mesmas temperaturas, não esquecendo assim, os erros em potencial, provocados pela não linearidade dos componentes e outras grandezas envolvidas no próprio circuito, tais como: resistências, indutâncias, capacitâncias entre outras. INTRODUÇÃO

4. Utilizando o integrado CI 7107 que é um conversor analógico digital muito utilizado comercialmente na construção de multímetros digitais, que possui em seus terminais, saída para leitura digital, mostrando de forma clara (numérica) e instantaneamente o valor medido da temperatura ambiente. Nesta visualização, e usando um display baseado em dígitos numéricos a leds, em nosso projeto, anodo comum indicando o valor de unidades, dezenas, centenas e a unidade de milhar, para identificar o sinal negativo (-) para temperaturas abaixo de zero (0 ºC) e quando apagado positivo temperaturas acima de zero grau Celsius. Para o seu funcionamento ele exige a entrada de um “clock” interno que é ajustado através de capacitores e resistores e sua alimentação é simétrica de ± 5V, que foi obtida através de uma tensão de 10 Vcc e depois dividido em duas partes de 5V cada, pelo Circuito Integrado 7805 (Regulador de Tensão) e um diodo Zener de Vz = 5V - 0.5W. Ainda, ressaltando que o circuito tem uma corrente baixíssima, em consequência apresentando um baixo consumo. A transformação temperatura/tensão é proporcionada pelo transistor (2N2222) que interage com o CI 7107 inversamente proporcional à temperatura sensibilizada pelo sensor. .. PROJETO

5. CI -7107 Temos o Circuito Integrado CI-7107 como nosso principal componente, logo é importante destacarmos suas características principais. O Circuito Integrado CI-7107 tem uma alta performance, necessita de uma baixa potência e possui 3.½ dígitos, é um conversor analógico / digital, estando incluídos decodificadores de sete segmentos, drivers de display, uma referência, e um sinal de clock. O CI-7107 reúne uma combinação de alta precisão, versatilidade, além de ser economicamente viável. PRINCIPAIS COMPONENTES DO PROJETO: CI - 7107

6. Características: - Possui uma alta precisão, quanto à leitura na entrada. - 1pA de corrente na entrada. - Possui um Drive de Display direto. - Baixo Ruído, menos de 15μVp-p. - Possui um clock interno e uma referência. - Baixa potência dissipada, menos que 10mW. - Não requer nenhum circuito adicional ativo. - Temperatura que garante seu funcionamento entre 0º C e 70º C. - Possui 40 pinos. CI - 7107

7. CI - 7107

8. CI - 7107

9. CI – 7107 CONFIGURAÇÃO ANALÓGICA

10. CI – 7107 CONFIGURAÇÃO DIGITAL

11. TESTE do CI - 7107

12. Como já foi informado anteriormente, para captar a temperatura ambiente é necessário a utilização de um sensor de temperatura, que em nosso projeto utilizaremos o transistor 2N2222 com encapsulamento metálico. TRANSISTOR / SENSOR

13. TRANSISTOR / SENSOR

14. CARACTERÍSTICAS: ALTA CORRENTE (max. 800 mA) BAIXA VOLTAGEM (max. 40 V). Nesse projeto o coletor e a base estão “curto-circuitados” e ligados ao divisor de tensão do circuito, e o emissor conectado ao pino 32.  TRANSISTOR / SENSOR

15. O DISPLAY é um componente muito importante em nosso projeto, por ele nos mostrar numericamente, o valor da temperatura interpretado pelo CI - 7107. DISPLAY

16. REGULADOR DE TENSÃO - O regulador de tensão mantêm a tensão de saída constante (estabilizada), mesmo havendo variações na tensão de entrada ou na corrente de saída. Nesse projeto usamos: Conversor de 12V para 5V com o CI - 7805. 1- ENTRA – 12V; 2- COMUM – ( – ); 3- SAÍDA – 5V. REGULADOR DE TENSÃO - 7805

17. Componentes utilizados no projeto: -         Conversor Analógico / Digital        ICL 7107 -         4 x Display anodo comum -         Transistor (Sensor) 2N2222. -         Capacitores (2 x 220 nF, 2 x 10 nF, 100 nF, 100 pF) -         2 Trim - pot (22 K) -         Resistores (2 x 100 K, 68 K, 47R, 47 K, 10 K) Para a fonte: -         Transformador  ± 12 V -         Capacitor 470 μF -         2 Diodos 1N4007 -         CI 7805 -         Diodo Zener 5 V - 0,5W COMPONENTES DO PROJETO

18. No esquema elétrico abaixo, apresenta-se do lado direito, a fonte de 300mA e ± 5V, logo toda parte à esquerda temos o circuito capaz de medir variações de temperatura, ou termômetro. ESQUEMA ELETRICO DO TERMÔMETRO

19. CIRCUITO FINAL

20. Ao fim da montagem do circuito, utilizamos um ferro de solda para componentes eletrônicos como um aquecedor e um cubo de gelo como refrigerador para provocar a variação de temperatura no sensor 2N2222 (encapsulamento metálico), observamos pelo display o aumento numérico no caso de aquecimento e diminuição no caso de resfriamento. Isto em meio a uma analogia comparativa com outro termômetro comercial utilizado no experimento. Verificamos o perfeito funcionamento do circuito montado e vendo sua eficiência nas medições. CONCLUSÃO

21. Esta é feita mergulhando o sensor em um recipiente em água e gelo em cubos. Após 10 minutos o trim-pot B deve ser ajustado de modo que o display indique OºC. Em seguida, coloca-se o sensor em água fervente durante 10 minutos, e com o trim-pot A ajusta-se a temperatura em 100ºC.  CALIBRAÇÃO

22. http://membres.lycos.fr/eletrica1/termometro.htm Fontes, Luciano. Notas de aula da disciplina Instrumentação Eletrônica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS