FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

INFORME DE PROYECTO

SENSOR DE TEMPERATURA CON ADC 0804

CURSO : CIRCUITOS DIGITALES II.

DOCENTE : ING. CESAR ARTURO NIÑO CARMONA.

ALUMNOS : INGA HERRERA JHON PAUL.

VASQUEZ MORE ALBERT.

CRUZ NEYRA EDY.

RIMAPA BUSTAMANTE WILDER.

Piura – Perú

2012

INTRODUCCION

El tema principal de este proyecto es el convertidor analógico – digital, para nuestro caso el ADC 0804. Esta conversión A/D se basa en un proceso de cuantización en la cual una señal analógica es representada por su equivalente en estados binarios.

Para ello se ha construido un sensor de temperatura que trabaja con el ADC. El

sensor utilizado en este proyecto es el LM35, el cual otorga al ADC0804 el valor

de la temperatura en el ambiente, el ADC0804 entrega el dato binario de la

temperatura correspondiente a los pines de direcciones de una memoria 28C64

(EEPROM), cuyos pines de datos I/O están conectados a las entradas de dos

decodificadores 74LS47 que están conectados con dos displays respectivamente,

a través de los cuales se puede hacer la lectura de la temperatura que se registra

en el sensor.

OBJETIVOS:

Aplicar el convertidor ADC0804 en un control de temperatura.

Construcción de un termómetro digital utilizando el sensor de temperatura LM35 y el ADC 0804.

Comprobar el funcionamiento del sensor LM35.

Comprobar el funcionamiento del convertidor analógico-digital ADC 0804.

Diseñar el circuito usando el Eagle 5.11 profesional.

MATERIALES

Cablecillo flexible (tres colores diferentes).

6 Resistencias de 1K.

1 regulador de voltaje 7805.

1 regulador de voltaje 7905.

1 sensor de temperatura LM35.

1 op-amp 741.

1 integrado ADC0804.

1 memoria eeprom 28C64A.

2 decodificadores SN74LS47N.

2 display ánodo común.

1 Resistencias variables de 10 K.

1 Resistencia variable de 5 K.

1 capacitor electrolítico de 10 f / 16 V.

1 capacitor electrolítico de 1 f / 50 V.

1 dip swicht de 4 entradas.

1 timer 555.

CONVERTIDOR ANALOGO/DIGITAL ADC0804

Estos convertidores de aproximaciones sucesivas son muy utilizados por su

relación velocidad / precio.

Disponen de 8 bits de salida con posibilidad de triestado, lo que facilita su

conexión a un microprocesador, dado que pueden conectarse varios en un bus, y

elegir solo uno de ellos a la vez por medio de un "1" en uno de sus pines.

El que sea un conversor A/D de 8 bits en la práctica se traduce en que el valor

medido (una tensión de entre 0 y 5voltios) será un numero binario entre 00000000

y 11111111 (en decimal, un numero entre 0 y 255). Podemos calcular la

"resolución" del conversor haciendo el cociente :

Es decir que podremos discernir variaciones de unas dos décimas de volt usando

este chip.

Tiene un tiempo de conversión de 100 microsegundos. Los dispositivos trabajan

con una tensión de alimentación de + 5 V y disponen de un reloj interno, si bien

admite que se conecte uno externo.

ADC0804

Configuración de los pines:

Vcc: voltaje positivo de alimentación.

AGND: tierra del sistema análogo.

DGND: tierra del sistema digital.

Vin(+): terminal positiva del voltaje de entrada.

Vin(-): terminal negativa del voltaje de entrada.

DB7-DB0: salidas de la conversión digital, con DB7 el MSB y DB0 el LSB.

CLKin: Se usa para la entrada externa de reloj o para una conexión de un

capacitor cuando se usa el reloj interno.

CLKr: salida del reloj cuya frecuencia depende de una resistencia y un

Condensador externos.

CS: chip select, esta entrada debe estar en su estado activo en BAJO

para que las entradas RD y WR tengan algún efecto.

RD: Esta entrada se usa para habilitar los búferes de salidas digitales.

Con CS=RD=BAJO , los pines de salida digital tendrán niveles

lógicos que representan los resultados de la ultima conversión

A/D. Luego la microcomputadora puede leer (buscar) este valor

del dato digital en el bus de datos del sistema.

WR: Se aplica un pulso BAJO a esta entrada para señalar el inicio de

una nueva conversión.

INTR: Esta señal de salida pasará a ALTO al inicio de una conversión

y retornara a BAJO para señalar el fin de la conversión.

Vref/2: este pin debe ser alimentado con la mitad del rango de voltaje

analógico máximo que va a recibir el ADC0804 por el pin Vin(+).

Ejemplo: para un rango de entrada entre 0,5v y 3,5v el valor de

Vref/2 será igual a: (3,5 – 0,5)/2 o sea 1,5v.

Características más importantes del ADC0804:

Resolución de 8 bits.

Tiempo de conversión < 100 uS.

Habilidad de conexión directa al bus del microprocesador.

Entrada de voltaje diferencial.

Entradas y salidas compatibles con TTL’s.

Generador del reloj dentro del chip.

Rango de voltaje de entrada de 0v a 5v.

Divisor de Voltaje:

El Vref/2 debe ser igual a 2.5 V pues estamos trabajando con un límite de 5v, para

esto hacemos un divisor de voltaje R1 = 0.98K R2 = 1.5K

El voltaje de 2.5 V se consigue de la resistencia R2.

Generación de la señal de reloj:

El ADC0804 requiere un reloj para funcionar. El reloj puede ser externo, conectado

a la terminal CLK IN o puede ser generado por un circuito RC.

Si el reloj se genera con un circuito RC, se utilizan las terminales CLK IN y CLK R

conectadas con un circuito RC. La frecuencia del reloj se calcula con:

SENSOR DE TEMPERATURA LM35

El circuito integrado LM35 es un sensor de temperatura cuya tensión de salida es

linealmente proporcional con la temperatura en la escala Celsius (centígrada).

Posee una precisión aceptable para la aplicación requerida, no necesita

calibración externa, posee sólo tres terminales, permite el sensado remoto y es de

bajo costo.

Factor de escala : 10mV/ºC ( garantizado entre 9,8 y 10,2mV/ºC)

Rango de utilización : -55ºC < T < 150ºC

Precisión de : ~1,5ºC (peor caso)

No linealidad : ~0,5ºC (peor caso)

OP-AMP LM 741

Ganancia del op- Amp

Estamos trabajando con un OP-AMP de configuración no inversor:

G= R2R1

+ 1 G = 3.96K0.98k

+ 1 G = 5

MEMORIA EEPROM 28C64

(Electrically Erasable Progammable Read Only Memory) Memoria programable y borrable eléctricamente. Chip de memoria que retiene su contenido sin energía. Puede borrarse, tanto dentro del computador como externamente. Por lo general requiere más voltaje para el borrado que el común de +5 voltios usado en circuitos lógicos. Funciona como RAM no volátil.

Memoria 28c64.

Configuración de pines:

DISPLAY DE 7 SEGMENTOS ANODO COMUN

Un display no es ni más ni menos que un conjunto de 7 leds conectados y posicionados apropiadamente. Encendiendo algunos de ellos y apagando otros podemos ir formando diferentes números. Veamos la disposición de los segmentos:

 

Cada segmento esta designado con una letra. El punto decimal se denomina P. A la derecha vemos una representación del encapsulado con los pines para conectarlo a un circuito. A cada pin o pata del encapsulado le asignamos la letra correspondiente del segmento. Esto significa que, por ejemplo, con el pin "a" podemos controlar el estado del segmento "a"(encenderlo o apagarlo). Además vemos en el encapsulado dos patillas llamadas "U", cuya función pasaremos a explicar en breve.

Entonces, tenemos 8 leds colocados en forma de un dígito con punto decimal. Ahora bien, un led tiene dos extremos, ánodo y cátodo. Como en total tenemos 8 leds, debería tener 16 extremos (8 ánodos y 8 cátodos), sin embargo el encapsulado solo tiene 10. Esto se hace para reducir el tamaño del encapsulado y se logra de la siguiente manera. Los 8 led se interconectan internamente de tal forma que solo podemos acceder a uno de los dos extremos de cada led. El extremo sobrante de cada led se conecta internamente con los demás, y este punto de unión se encuentra disponible desde el exterior del encapsulado. Debido a este artilugio, tenemos dos tipos de display de 7 segmentos:

1) Ánodo Común: es aquel donde los ánodos de todos los leds se conectan internamente al punto de unión U y los cátodos se encuentran disponibles desde afuera del integrado.

Ahora veamos el circuito con ánodo común. 

En este caso, son los ánodos los que se encuentran conectados internamente y por tal razón el punto unión ahora se conecta al terminal positivo de la batería. Nuevamente, cerrando cualquiera de las llaves, se encenderá el segmento correspondiente.

FUNCIONAMIENTO DEL ADC EN CONVERSIÓN CONTINÚA:

Lo primero es aplicar el voltaje al circuito; Como se sabe de acuerdo a la

configuración de los pines, existen dos terminales de tierra, una tierra analógica, y

una tierra digital( pin 8 y pin 10).

Lo segundo es suministrarle un voltaje de referencia , este voltaje se usa para

indicarle al conversor A/D el rango de la señal de entrada que estará en capacidad

de leer, si por ejemplo: Le damos al converso A/D un voltaje de referencia de 2

Voltios, significa que cuando la señal de entrada alcance 2 Voltios en el bus de

datos de salida tendremos el máximo valor en código binario "11111111" y en

tierra el mínimo "00000000"; En el caso del ADC0804 debemos aplicar en el pin 9

un voltaje igual a Vref / 2, o sea la mitad del voltaje de referencia deseado, por

tanto en este pin aplicamos 2.5 Volts, por medio de un divisor de voltaje para tener

un rango de 0 a 5 Volts en la conversión.

Las estradas CLK R y CLK IN tienen una configuración por defecto (Oscilador

RC), la cual le da la frecuencia de conversión al ADC0804.

En WR debemos aplicar un cero para que la conversión de inicio.

En INT obtenemos un cero cuando la conversión a finalizado

La terminal RD se usa para indicarle al ADC0804 que el dato en su bus ya a sido

leído.

Para que el ADC0804 funcione en conversión continua, debemos conectar el pin

WR con el pin INT y RD a tierra, así cada vez que el conversor finalice una

conversión, aparecerá un cero en el pin INT, y como esta terminal está conectada

con WR, el conversor vera aparecer un cero y dará inicio de conversión de nuevo,

este proceso continuará en un bucle infinito.

La terminal RD se conecta a tierra para que la terminal INT regrese a uno después

de cada notificación de fin de conversión.

CIRCUITO SIMULADO EN PROTEUS

ESQUEMATICO DEL CIRCUITO EN EAGLE

PLACA EN EAGLE

DISEÑO FINAL

ESQUEMATICO ETAPA ADC

PLACA ETAPA ADC

ESQUEMATICO SALIDA DISPLAY

PLACA SALIDA DISPLAY

OBSERVACIONES

Tener cuidado con la configuración del sensor LM35 a la hora de

conectar al circuito, debemos guiarnos del datasheet.

Para que el amplificador LM741 tenga un buen funcionamiento

debemos hacer la configuración delas resistencias adecuadamente

para poder obtener una ganancia de 5.

El ADC trabaja con un voltaje de referencia que es indispensables

para su funcionamiento en nuestro caso es 2.5v.

La memoria 28c64 debe estar correctamente grabada todo los datos

de la temperatura que se mostraran en los display.

CONCLUSIONES

Para la realización de este circuito se necesita una memoria EEPROM, ya

que la función del ADC0804 es dividir el voltaje o entrada analógica en

diferentes valores digitales que serán los que se conecten a las direcciones

de la memoria que debe estar grabada con los correspondientes datos de la

temperatura.

El ADC tiene un reloj interno por lo que no es necesario usar un TIMER

para que el convertidor trabaje con pulsaciones y pueda trabajar

constantemente.

Fue necesario aplicar los conocimientos adquiridos sobre la configuracion

del Op – Amp no inversor , el divisor de voltaje el uso del sistema binario

sensor de temperatura y la memoria.

Como el op amp LM741 trabaja con voltaje positivo y negativo se tuvo que

diseñar una fuente simétrica de +- 5v exclusivamente para alimentarlo.

Haciendo pruebas de testeo en el circuito diseñado se comprobó que para

la mayoría de los casos la temperatura es la correcta.

ANEXOS

Esta es la fuente simétrica de +- 5v diseñada para alimentar al op amp LM741.