CARRERA: INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. ALUMNOS:
Cruz Cruz David
García Solís Carlos Andrés
Gomez Mercado Guadalupe
González Pérez Patricia
López Castillo Itzel
López Riaño Omar
Muñoz Montúfar Luis Enrique
PROFESOR: LOZANO ZAVALA RAMÓN.
MATERIA: LENGUAJE ENSAMBLADOR.
TRABAJO: TERMÓMETRO DIGITAL CON SENSOR DE LM35
FECHA: 21/12/2011.
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se explica el diseño y desarrollo para implementar un "termómetro digital" basado en el microcontrolador PIC16F84, fabricado por Microchip, el cual se programará en el lenguaje ensamblador del microcontrolador para el funcionamiento del proyecto. La importancia de realizar un termómetro digital es debido a que es muy fácil realizar medidas de la temperatura con un sistema de adquisición de datos, pero la realización de medidas de temperatura exactas y repetibles no es tan fácil. La temperatura es un factor de medida engañoso debido a su simplicidad. A menudo pensamos en ella como un simple número, pero en realidad es una estructura estadística cuya exactitud y repetitividad pueden verse afectadas por la masa térmica, el tiempo de medida, el ruido eléctrico y los algoritmos de medida. La temperatura es difícil de medir con exactitud aún en circunstancias óptimas, y en las condiciones de prueba en entornos reales es aún más difícil. Entendiendo las ventajas y los inconvenientes de los diversos enfoques que existen para medir la temperatura, resultará más fácil evitar los problemas y obtener mejores resultados. OBJETIVOS Verificar que la temperatura obtenida con el circuito, sea aproximadamente igual a la medida por un termómetro analógico. Medir la variación de la temperatura de un líquido en función del tiempo. Obtener la temperatura mínima y máxima alcanzada. Satisfacer nuestras expectativas sobre el funcionamiento de un termómetro digital. Demostrar que nuestro termómetro digital es una mejor opción para medir la temperatura en líquidos por su grado de exactitud.
Demostrar que al llevar un control computarizado es más factible que llevar un control análogo, es decir mediante instrumentos analógicos.
DESARROLLO
Sus características más importantes son: Posee dos entradas analógicas: VIN (+) y VIN (-), las cuales permiten tener entradas diferenciales. Es decir, el voltaje real de entrada VIN es la diferencia entre los voltajes aplicados en dichas terminales. En mediciones hechas en un solo punto, la entrada analógica se aplica en VIN(+) mientras que VIN(-) se conecta a la tierra analógica. Durante la operación normal, el convertidor utiliza VCC = +5 V como voltaje de referencia y la entrada analógica puede variar desde 0 hasta 5 V, que es el valor de escala completa. Convierte el voltaje analógico de entrada en una salida digital de ocho bits. La salida es de tres estados, lo que permite conectar al convertidor con facilidad en canales de datos. Con ocho bits la resolución es de 5V / 255 = 19.6 mV. Tiene un circuito de reloj interno que produce una frecuencia igual con f=1/(1.1RC), donde R y C son los valores de los componentes externos conectados al convertidor. Una frecuencia típica de reloj es de 606 kHz y se obtiene con R = 10kW y C = 150 pf. Si se desea también se puede conectar un reloj externo; éste se conecta a la terminal CLKIN del CI. Al utilizar un frecuencia de 606 kHz, el tiempo de conversión es, aproximadamente, igual a 100m s. Tiene conexiones a tierra por separado para los voltajes analógicos y digitales. La terminal ocho corresponde a la tierra analógica y se conecta al punto común como referencia en el circuito analógico que genera el voltaje analógico. La terminal diez es la tierra digital, que es la que utilizan todos los dispositivos digitales que integran al sistema.
Los detalles más importantes de la excelente acogida que tienen los PIC son los siguientes: Sencillez de manejo: Tienen un juego de instrucciones reducido; 35 en la gama media.
Buena información, fácil de conseguir y económica. Precio: Su coste es comparativamente inferior al de sus competidores. Poseen una elevada velocidad de funcionamiento. Buen promedio de parámetros: velocidad, consumo, tamaño, alimentación, código compacto, etc. Herramientas de desarrollo fáciles y baratas. Existe una gran variedad de herramientas hardware que permiten grabar, depurar, borrar y comprobar el comportamiento de los PIC. Diseño rápido. La gran variedad de modelos de PIC permite elegir el que mejor responde a los requerimientos de la aplicación. Una de las razones del éxito de los PIC se basa en su utilización. Cuando se aprende a manejar uno de ellos, conociendo su arquitectura y su repertorio de instrucciones, es muy fácil emplear otro modelo.
Características del PIC16F84:
Memoria RAM de programa de 1K con palabra de 14 bits tipo Flash. Memoria EEPROM de datos con 68 registros de propósito general. ALU de 8 bits. 2 puertos de comunicación puerto A de 5 bits y puerto B de 8 bits. Temporizador con preescaler. Stack de 8 niveles. Contador de programa de 13 bits.
MATERIAL Y EQUIPO A EMPLEAR:
- 1 PROTOBOARD PIC16F84A
- SENSOR LM35
- ADC0804 CRISTAL DE 4Mhz DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO DE 2 X 16 2 CAPACITORES CERÁMICOS DE 27pf CAPACITOR CERÁMICO DE 150pf
- 2 POTENCIÓMETROS DE PRESICIÓN DE 10KW
- RESISTENCIA DE 10KW A ¼ DE WATT
- FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE 5V
- CABLE TELEFÓNICO
- PINZAS DE PUNTA Y CORTE MULTIMETRO DIGITAL
- FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA DE 5V
El voltaje de referencia que se manejará en el convertidor se calcula de la siguiente manera: Como el LM35 nos entrega a la salida 10mV/°C y la máxima temperatura que puede detectar es de 150 °C, se tiene que 10mV x 150 = 1.5V, el cual es el máximo voltaje que nos puede entregar, entonces, en base a este voltaje como es el máximo será el voltaje de referencia. Pero como el ADC maneja en su entrada VREF/2 el voltaje de referencia será de 0.75 V. La corriente que se manejará en dicho voltaje de referencia será de 1mA y el voltaje se obtendrá de VCC= 5V mediante un divisor de tensión: La resistencia total del divisor se calcula: Rt = VCC / Ideseada Rt = 5V / 1mA = 2.5 kW El factor que se manejará para poder calcular R1 y R2 del divisor de tensión se calcula: Vdeseado/ Vtotal = 0.75V / 5V = 0.15 Una vez obtenido el factor se procede a calcular el valor de los resistores: R1 = 0.15 * 2.5kW = 375W R2 = 2.5kW - 375W = 2125W Ahora se comprobará si los valores son correctos: Vref = (375W /375W +2125W ) * 5V = 0.75 V Que es el voltaje que se necesita para ajustar los pasos del convertidor a escala completa. En lo que respecta al PIC16F84A el programa, para leer el CAD; interpretar el valor de la conversión y la visualización de la misma, se desarrolló el programa.
CONCLUSIÓN
Los datos experimentales son muy diferenciados a los teóricos debido a la baja precisión de las medidas de los ensayos experimentales y a las condiciones en que fueron medidas, esto es, los ensayos hechos profesionales son muy comparables a los nuestros por la falta de aparatos y de tecnología de precisión para medir las temperaturas y diferencias de potencial exactas. En conclusión, nosotros obtuvimos una nueva constante del sensor de temperatura LM35aplicada a las condiciones de medición que utilizamos.
Imágenes de como fue quedando el circuito
