Sensor de temperatura com Link Infravermelho (ART646)

Este artugo descreve o projeto de um sensor de temperatura capaz de enviar seus sinais a um receptor remoto através de um link por infravermelho (IR). O projeto descrito é sugerido pela Maxim (www.maxim-ic.com) e consta de um transmissor com um sensor e um receptor que fornece uma saída analógica e digital. Mais informações sobre os componentes utilizados no projeto como, por exemplo, suas características para eventuais alterações, podem ser obtidas no site da empresa. Na revisão de 2012 constatamos que o circuito é viável, bastando encontrar o circuito integrado MAX6576.

O projeto se baseia no sensor MAX6576 que consiste num circuito integrado que contém um sensor de temperatura e um conversor temperatura-período, exigindo uma corrente de 140 mA para operação. Este componente é fornecido em invólucro SOT de 6 pinos e pode ler temperaturas na faixa de -40º C a +125º C. Sua faixa de tensões de operação vai de 2,7 V a 5,5 V. Sua saída consiste num sinal quadrado cujo período é proporcional à temperatura absoluta (oK). A partir deste fato, temos o diagrama completo do transmissor na figura 1.

 

Figura 1 - Diagrama do transmissor de temperatura do link infravermelho.
Figura 1 - Diagrama do transmissor de temperatura do link infravermelho.

 

O circuito integrado 74HC132 opera como um monoestável de modo a estreitar os pulsos produzidos de modo a se obter pulsos de alta intensidade e curta duração para o LED infravermelho. No caso, os pulsos são de 10 us de modo que se obtém um consumo de apenas 140 uA para a unidade quando medindo temperaturas ambientes. Isso significa a possibilidade de se alimentar o circuito com uma bateria de lítio que durará até seis meses nesta aplicação, segundo a Maxim.

O receptor consiste num sistema que processa o sinal formado por pulsos de infravermelho convertendo a informação de temperatura para duas formas de saída: analógica e digital. A saída digital nada mais é do que o pulso produzido no sensor do transmissor, o qual pode ser processado por um DAC ou outro circuito que depende da aplicação.

A saída analógica consiste numa tensão proporcional ao período dos pulsos, o que possibilita a utilização de um multímetro ou outro indicador de tensão na leitura remota da temperatura. Evidentemente, num aperfeiçoamento deste projeto pode-se agregar um circuito de voltímetro digital à placa obtendo-se assim a leitura direta da temperatura remota.

O circuito receptor é alimentado por uma tensão de 5 V e consta de diversas etapas. Temos assim duas etapas de amplificação de baixo ruído com constantes de diferenciação e integração otimizadas para se ter um mínimo de ruídos. Temos ainda a entrada do amplificador/filtro conectada a um sensor IR do tipo utilizado em links IrDA ou de controles remoto de TV. Na figura 2 temos o diagrama completo do receptor IR.

 

Figura 2 - Diagrama completo do receptor remoto de temperatura por infravermelho sugerido pela Maxim.
Figura 2 - Diagrama completo do receptor remoto de temperatura por infravermelho sugerido pela Maxim.

 

Um disparador Schmitt e dois diferenciadores formam o circuito que recupera o sinal e faz a temporização. A figura 3 mostra os pulsos próximos de 1 ms recuperados, os quais também consistem na saída digital e dois pulsos seqüenciais de 50 us que a saída SIGNAL_PULSE gera (PULSE1 e PULSE2). Usando a chave analógica MAX4618, o pulso PULSE1 ativa o circuito de amostragem e retenção S&H que memoriza o valor da tensão de rampa no capacitor CSH do S&H. Imediatamente após PULSE1 vem o pulso PULSE2 que excita o mesmo MAX4618 de modo a ressetar a rampa para zero. A saída analógica é então disponível na saída do amplificador operacional do circuito de amostragem e retenção. Esta saída é proporcional à temperatura lida no sensor.

 

Figura 3 - Formas dos pulsos recebidos e dois pulsos seqüenciais que são gerados em PULSE1 e PULSE2.
Figura 3 - Formas dos pulsos recebidos e dois pulsos seqüenciais que são gerados em PULSE1 e PULSE2.

 

O alcance do link é da ordem de 7 metros (20 pés) com iluminação ambiente total. Acrescentando-se um transistor na excitação do LED pode-se obter maior alcance assim como adicionando recursos ópticos no receptor como, por exemplo, lentes.

 

Datasheet do MAX6576


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