Termômetro analógico (ART1020)

Embora existam circuitos integrados dedicados que possam ser usados nesta função com grande precisão e simplicidade, existem casos em que uma interface mais elaborada é necessária em vista das características próprias do circuito que se deseja. O circuito apresentado tem por base os amplificadores operacionais TL052, e é sugerido pela Texas Instruments.

Descrevemos um circuito que pela combinação de uma fonte de corrente constante que não sofre variações com a temperatura e um amplificador para instrumentação resulta num termômetro analógico de precisão.

O circuito é sugerido pela Texas Instruments com base nos amplificadores operacionais duplos TL052.

Os TL052 consistem em amplificadores operacionais duplos que incorporam transistores JFET e bipolares nos casos de alta tensão, numa única pastilha.

Na figura 1 temos a pinagem destes circuitos integrados, que apresentam diversas versões com os seguintes sufixos:

Pinagem do TL052

Datasheet do TL052

Sufixo C para temperaturas de 0 a 70 graus Celsius, sufixo I para faixa de temperaturas entre -40 e 85 graus Celsius e M para a faixa militar de -55 a +125 graus Celsius.

O CIRCUITO

Na figura 2 temos o circuito do termômetro analógico que fornece uma saída de 10 mV por grau Celsius, a qual pode ser usada para excitar um mostrador digital.

Diagrama do termômetro analógico usando o TL052.

Neste circuito, o amplificador U1a e o diodo zener IC1 formam uma fonte de corrente constante que alimenta o sensor, que é o diodo D1.

Como sensor sugere-se um diodo que tenha um coeficiente de temperatura de -2 mV/oC.

Nesta etapa, para se ter um funcionamento preciso recomenda-se o uso de resistores de filme metálico para R3.

A tensão que depende da temperatura sobre D1 é comparada com a tensão de referência proporcionada por IC2 gerando uma tensão de saída.

R4 deve ser ajustada para proporcionar a tensão de saída correta quando o diodo está numa temperatura conhecida.

Mesmo que a resistência do potenciômetro varie com a temperatura no divisor, a tensão aplicada a U2a permanece invariável dentro de uma grande faixa de valores.

Os amplificadores U1b, 2a e U2b formam o amplificador de instrumentação que converte a tensão correspondente à diferença entre a tensão de referência e a tensão no diodo sensor numa saída de tensão.

Esta tensão é proporcional à temperatura, conforme o ganho do amplificador. Com S1 aberto, o ganho do amplificador é 9 e a tensão de saída é proporcional à temperatura em graus Fahrenheit. Mantendo o interruptor aberto, o ganho do circuito é 5 e a saída é proporcional à temperatura em graus Celsius.

A calibração deve ser feita todas as vezes que S1 é acionado através de R4.

O ajuste consiste em se obter uma saída de 10 mV para cada grau de variação da temperatura do sensor, seja em Celsius ou em Fahrenheit.

MONTAGEM

O circuito deve fazer parte de projetos completos que incluem eventualmente um mostrador digital, conforme mostra a figura 3.

Blocos para um termômetro digital de precisão.

Isso significa que o desenho da placa depende de cada aplicação. No entanto, o circuito para provas pode ser montado numa matriz de contatos, sem problemas.