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Usando a CTMU do PIC para medir temperaturas (MIC076)

Em seu Application Note TB3016, de 2009, que pode ser acessado no site da Microchip que descreve o modo de se usar a CTMU (Timer Charge Measurement Unit) das últimas gerações do PIC24F e PIC18F para a medida de temperaturas. Neste artigo resumimos como isso pode ser feito, já que a informação completa do Application Note pode ser obtida no endereço abaixo.

A CTMU, usa uma fonte de corrente constante que permite calcular tanto mudanças de capacitância como diferenças de tempos entre eventos. A mesma fonte de corrente constante pode também ser usada para medir temperaturas aplicando-se um princípio básico da física dos semicondutores.

Com isso é possível usar um diodo comum ou mesmo a junção de um transistor em lugar de um termistor ou outro sensor caro de temperatura para medir temperaturas com boa precisão, conforme mostra a tabela abaixo de linearidades.

 


 

Princípio de Funcionamento

Conforme mostra a fórmula abaixo, a tensão numa junção PN é altamente dependente da temperatura.


 

Nesta fórmula k é constante de Boltzmannn, q a carga do elétron e T a temperatura absoluta da junção. IF é a corrente aplicada à junção e Is a corrente de saturação do diodo. Como k e q são constantes, e Is fixa para a junção temos que a tensão Vf varia com a temperatura.

Desta forma, utilizando uma fonte de corrente constante que fixe If numa junção é possível medir sua temperatura através de Vf.

 

Implementação

Na figura 1 temos um diagrama de blocos que nos dá uma idéia de como é possível fazer a implementação de um recurso de medida de temperatura num PIC.

 

 Diagrama de blocos para implementação
Diagrama de blocos para implementação

 

Assim, o que é preciso fazer é ligar a uma junção PN (que pode ser dos componentes da tabela) uma fonte de corrente constante, conforme mostra a figura 2.

 

 Implementação da fonte de corrente constante
Implementação da fonte de corrente constante

 

Para realizar uma medida, o multiplexador é configurado para selecionar o pino conectado ao diodo. A fonte de corrente constante da CTMU é então ligada e uma conversão A/D é realizada no canal.

Como mostrado no diagrama do circuito equivalente, o diodo é alimentado pela CTMU com If; A tensão resultante Vf na junção (diodo) é então medida pelo ADC.

Na figura 3 temos as curvas de respostas de alguns dispositivos testados usados como sensores.

 

 Resposta de alguns dispositivos usados como sensores.
Resposta de alguns dispositivos usados como sensores.

 

Mais detalhes sobres esta implementação podem ser obtidos na documentação indicada da Microchip.

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