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Como utilizar o CI LM35 para ler Temperaturas com o PIC16F877A

INTRODUÇÃO

Existem no mercado hoje em dia, diversos tipos de sensores de temperatura, que vão desde os NTC´s, PTC´s e diodos até os mais variados tipos de termopares, dentre outros. Porém, estima-se que talvez nenhum dos citados anteriormente seja de tão simples manuseio e exija tão poucos aparatos eletrônicos para que funcione, quanto o modelo LM35, pois o circuito usual é bastante simples, necessitando apenas do sensor propriamente dito, um sistema amplificador de sinal e de uma interface que realize a leitura do sinal amplificado, quem sabe até mostrando um valor de temperatura diretamente em um visor ou display ou até mesmo disparando algum elemento eletrônico como, por exemplo, um transistor quando a situação for apropriada.
Nosso projeto basicamente será baseado na utilização do sensor LM35 como sensor de temperatura atuando de modo simples e objetivo, enviando um sinal que será lido e logo depois comvertido em temperatura e mostrado num display LCD e enviado pela  porta serial para qualquer computador. A interface é muito simples, porém, será ligado a um display e a um PIC16F877A.

SENSOR DE PRECISÃO DE TEMPERATURA EM GRAUS CELSIUS LM35

O sensor LM35 é um sensor de precisão, fabricado pela National Semiconductor (www.national.com), que apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 4-20Vdc e GND, tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura, sendo assim, apresenta uma boa vantagem com relação aos demais sensores de temperatura calibrados em “KELVIN”, não necessitando nenhuma subtração de variáveis para que se obtenha uma escala de temperatura em Graus Celsius.
O LM35 não necessita de qualquer calibração externa ou “trimming” para fornecer com exatidão, valores temperatura com variações de ¼ºC ou até mesmo ¾ºC dentro da faixa de temperatura de –55ºC à 150ºC. Este sensor tem saída com baixa impedância, tensão linear e calibração inerente precisa, fazendo com que o interfaceamento de leitura seja especificamente simples, barateando todo o sistema em função disto.
Este sensor poderá ser alimentado com alimentação simples ou simétrica, dependendo do que se desejar como sinal de saída, mas independentemente disso, a saída continuará sendo de 10mV/ºC. Ele drena apenas 60μA para estas alimentações, sendo assim seu auto-aquecimento é de aproximadamente 0.1ºC ao ar livre.
O sensor LM35 é apresentado com vários tipos de encapsulamentos, sendo o mais comum o TO-92, que mais se parece com um transistor, e oferece ótima relação custo benefício, por ser o mais barato dos modelos e propiciar a mesma precisão dos demais. A grande diversidade de encapsulamentos se dá devido à alta gama de aplicações deste integrado.

APLICAÇÕES USUAIS DO SENSOR LM35

O sensor LM35 pode ser facilmente utilizado, da mesma maneira que qualquer outro sensor de temperatura, colando-o sobre a superfície que se deseja medir a temperatura e sua temperatura estará em torno de 0.01ºC abaixo da temperatura da superfície que se encontra colado, pressupondo que a temperatura da superfície seja a mesma que a temperatura do ar que se encontra ao redor desde ambiente. Se a temperatura do ar fosse muito mais elevada ou mais baixa do que a temperatura da superfície, a temperatura real do LM35 estaria em uma temperatura intermediária entre a temperatura de superfície e a temperatura do ar.
Esta regra se aplica especialmente para o encapsulamento do tipo TO-92 de encapsulamento plástico, onde as ligações de cobre são o trajeto térmico principal para carregar o calor através do dispositivo, fazendo com que a temperatura fique mais próxima da temperatura do ar do que da superfície em que se encontra colado. Para amenizar este problema, tenha certeza de que a fiação que ligará o LM35 esteja presa juntamente a superfície de interesse, para que ambas as partes estejam praticamente sempre na mesma temperatura. A maneira mais fácil de fazer isto é fixar os fios e o próprio LM35 com um leve revestimento de cola epóxi à superfície de interesse, assim, o LM35 e seus condutores não estarão em contato com o ar, logo, a temperatura do ar não afetará na medição do integrado.
Algumas aplicações para o LM35:

  • Termômetros para câmeras frias, chocadeiras etc;
  • Controles de temperatura de máquinas;
  • Aquisição de dados para pesquisas;
  • Proteção para dispositivos industriais (motores, inversores, fontes);

O circuito

Para executar este projeto, monte o circuito abaixo:

lm35pic

Clique na imagem para ampliar

Mais detalhes sobre como desenhar esquemas e simulação no Proteus, você pode conferir clicando aqui.

Programa

O software utiliado ébem  simples e foi desenvolvido em linguagem C (Compilador PICC-CCS), para fazer a simulação basta apenas carregar o arquivo .HEX para rodar o programa já escrito e compilado, mas você poderá  verificar  o código fonte completo que poderá  ser baixdo logo abaixo nesta página. Então,eis o código fonte.

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/* Código de exemplo de Leitura de temperatura com LM35 e PIC16F877A. Com *
 * apresentação em display LCD e porta serial. Compilado com o PICC-CCS *
 * Autor: Nelson Camilo de Almeida *
 * www.pictronics.com.br *
 * Data 28/03/2011 */
 
#include "main_LM35+PIC.h" // Biblioteca de configuração
#include "mod_lcd.c" // Biblioteca para LCD
 
void main()
{
int16 valor_anal, valor_temp; // Variáveis do programa
 
setup_adc_ports(AN0);
setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);
setup_psp(PSP_DISABLED);
setup_spi(SPI_SS_DISABLED);
setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1);
setup_timer_1(T1_DISABLED);
setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);
 
set_adc_channel(0); // Canal do ADC
 
lcd_ini(); // inicializa o display
lcd_escreve ("\f TempPictronics"); // Nome do Projeto no LCD
printf ("TempPictronics\r"); // Nome do Projeto na Serial
 
while (true)
{
valor_anal = read_adc(); // Lê o LM35
valor_temp = 5.0 * valor_anal * 100.0 / 1023.0; // Converte em graus celsius
lcd_pos_xy (1, 2); // Posiciona o cursor no display
// Escreve no display a Temperatura lida pelo ADC
printf (lcd_escreve, "Temp: %2.1f%cC", (float)valor_temp, 0b11011111);
// Envia para a porta serial a Temperatura lida do LM35
printf("%2.1f\r", (float)valor_temp);
delay_ms (500); // Dá um tempinho
}
}

Este código fonte está comentado para maior entendimento, utiliza a biblioteca para LCD de autoria de Fabio Pereiraque é bem simples e funciona bem para displays 16x2, o software começa inicializando o conversor AD e trabalha sempre com um canal de leitura (AN0),o valor é lido pelo PIC e convertido em temperatura para ser apresentado no LCD e depois ser enviado pela porta serial que pode ser ligado no computador através de um driver MAX232 que não está neste circuito, veja neste artigo como ligar um  MAX232 para ligar o PIC ao computador.

Downloads

Veja o video desta simulação:

 

 

 

Veja algumas fotos:

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Veja o projeto funcionando:

 

*** Este circuito é somente para simulação e aprendizado, não nos responsabilizamos por qualquer dano ao equipamento utilizado e fique atento quando for trabalhar com eletricidade, na dúvida peça ajuda a alguém mais experiente.