Departamento de Engenharia Elétrica
Disciplina: Instrumentação Elêtronica - TE149
Professor: Eduardo Parente Ribeiro
Trabalho sobre Sensor
Sensor de Temperatura - TMP35FSZ
Ricardo Seiji Matsumoto
Introdução
O fabricante do sensor TMP35 é a Analog Devices, uma empresa multinacional americana especializada em equipamentos utilizando semicondutores.
O TMP35 é um sensor de temperatura de baixa tensão variando de 2,7 a 5,5 V. O sensor em questão é um CI que através do circuito interno utilizando propriedades de transistores bipolares tem como saída uma tensão que é transladada para graus centígrados na relação de 10mV/ºC.
O sensor mede de forma precisa temperaturas de 10ºC até 125ºC e dentro deste intervalo a precisão é de 1ºC, fora desta faixa a precisão é de 2ºC, se o sensor estiver funcionando perfeitamente. Existem seis modelos de sensores TMP35 cada um apresenta diferentes materiais, preços e número de pinos, porém a mesma utilidade e principio de funcionamento. O sensor escolhido como base no trabalho foi TMP35FSZ, um CI de 8 pinos com um custo em média de US$0,65.
Figura 1: Pinagem do TMP35FSZ (Fonte1?)
O centro do sensor de temperatura é o núcleo da abertura da faixa, que é compreendida nos transistores Q1 e Q2. O núcleo da abertura de faixa opera os coletores de Q1 e Q2 com a mesma corrente, devido ao espelho de corrente, porém como o emissor de Q1 é 10 vezes o emissor de Q2, ocorre uma alteração no V da seguinte relação:
Os resistores R1 e R2 são utilizados para escalonar o resultado e produzir a característica da transferência da tensão de saída de cada sensor de temperatura. A tensão de saída fica disponível no emissor de Q4, essa tensão é depois transladada para graus centígrados através da relação 10mV/ºC.
Figura 2: Circuito equivalente do TMP35FSZ (Fonte1?)
Especificações
Faixa de operação
Precisão
Especificações de saída
Gráficos
Figura 3: Gráficos característicos (Fonte1?)
Aplicações
O TMP35FSZ tem diversas aplicações que não envolve simplesmente a medição de uma temperatura de um ambiente ou circuito, aqui será descrita algumas aplicações para o CI em questão:
Temperatura média ambiente
O circuito abaixo é capaz de medir a temperatura em diversos locais e indicar a temperatura média entre eles, no caso do circuito em questão a média foi medida entre três lugares. O AmpOp OP193 soma a tensão de saída dos três sensores e produz uma saída de tensão que pode ser transformada em valor de temperatura através da escala de 10mV/ºC, este valor representa a temperatura média ambiente.
Figura 4: Circuito de temperatura média (Fonte1?)
Diferença de temperatura entre dois ambientes
O próximo circuito mostra um jeito simples de medir a diferença de temperatura entre dois locais. Utilizando dois TMP35FSZ e um AmpOp 193 configurado como um amplificador de diferenças. O principio é o mesmo do circuito de medição de temperatura média ambiente, porém em vez de somar as temperaturas, a saída do AmpOp será a diferença entre as duas temperaturas.
Figura 5: Circuito Comparador de temperatura (Fonte1?)
Interruptor de microprocessador
Com a evolução dos computadores a necessidade de indicar a temperatura dos microprocessadores cresceu muito, a partir do circuito abaixo é possível interromper o funcionamento do microprocessador quando este atingir uma temperatura determinada pelo próprio microprocessador, no caso da figura 80ºC.
Figura 6: Circuito Interruptor (Fonte1?)
Comparação de sensores de temperatura em CI com outros tipos de sensores
A partir do gráfico abaixo é possível notar que o sensor com tendências mais lineares é o sensor tipo CI, porém sua faixa de temperatura é restrita, se for comparado com outros tipos de sensores.
Figura 7: Gráfico comparativo de sensores Saída x Temperatura (Fonte2?)
Conclusões
Como todo sensor de temperatura o TMP35FSZ tem suas vantagens e desvantagens a outros sensores, aqui está listado as principais:
Vantagens:
-Assim como todo sensor de temperatura em forma de CI, o TMP35FSZ apresenta uma resposta linear.
-Diferentemente de outros CI’s sensores de temperatura, o TMP35FSZ, não apresenta erros por causa de seu aquecimento interno, pois este funciona perfeitamente em baixas correntes.
-O TMP35FSZ tem a capacidade de se “desligar”, situação em que o CI corta o suprimento de corrente para 0,5 A.
-O sensor é barato US$0,65
Desvantagens:
-A faixa de temperatura é pequena, mesmo se comparado com outros CI’s
-Por causa de seu tamanho o TMP35FSZ apresenta uma capacidade térmica capaz de limitar a prontidão e até afetar a temperatura do corpo em que está sendo feito a medição
-Não é um sensor muito resistente, pois suporta uma tensão direta de no máximo 7V.
Referências
1 - Analog Devices, Especificações do CI TMP35_36_37, 2005, http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_Devices, acesso em mar/2008.
2 - Elisabete, Transdutores de temperatura, http://www.pessoal.cefetpr.br/elisanm/index_arquivos/Sensores_Temperatura.pdf, acesso em mar/2008.
3 - Saber Eletrônica Online, Sensores de temperatura: tipos e características, 2007, http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/216, acesso em mar/2008.