Circuito di condizionamento per lm35

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Testo

CIRCUITO DI CONDIZIONAMENTO PER LM35
Schema di principio
ELENCO COMPONENTI
Generatore di tensione, multimetro digitale (n° 2), resistenza del trasduttore (47 Ω), resistenza R1 (1 kΩ), resistenza R2 (10 kΩ), trasduttore di temperatura LM35, amplificatore operazionale (YA741), basetta di montaggio, cavi di collegamento.
RELAZIONE TECNICA
Il trasduttore è un dispositivo in grado di trasformare una grandezza fisica in ingresso (ad esempio una temperatura) in una grandezza in uscita di natura differente (grandezza elettrica). La grandezza in uscita, proporzionale a quella in ingresso o comunque ad essa dipendente, è solitamente un segnale di tensione o di corrente.
I trasduttori possono essere classificati in relazione al tipo di grandezza che sono capaci di misurare: distinguiamo allora trasduttori di temperatura, estensimetrici, di velocità, di posizione, ecc.
Nel caso in esame, viene utilizzato un LM35, il quale altro non è che un trasduttore di temperatura. Tale componente presenta quattro terminali: due per l’alimentazione (Vcc e GND), uno per il segnale d’ingresso, l’altro per quello in uscita. inoltre il trasduttore è unito ad una resistenza dissipatrice, mediante il cui riscaldamento è possibile visualizzare la temperatura rilevata direttamente su un termometro a mercurio.
L’LM35 presenta inoltre un coefficiente di temperatura positivo di 10mV/°C: per ogni aumento di 1°C abbiamo un aumento di 10 V del segnale.
Il circuito di condizionamento (fig.1), formato nel nostro caso da un amplificatore con sigla YA741, adatta il segnale d’uscita del trasduttore alle caratteristiche di un probabile convertitore A/D è ha la funzione di convertire la grandezza fisica rilevata dal trasduttore in un segnale di tensione (conversione temperatura/tensione).
fig.1
Tale amplificatore, operazionale invertente, fornisce così una tensione di uscita pari a:

E quindi presenta un’amplificazione pari a:

Scopo di questa esperienza è la misura, per via sperimentale, della temperatura rilevatala un LM35. In questo caso, variando al tensione del generatore che alimenta direttamente il trasduttore, e quindi variando la temperatura dissipata dalla resistenza ad esso collegata, si leggerà un corrispondente valore di temperatura, mediante un termometro a mercurio, posto a diretto contatto con tale resistenza. È da aggiungere il fatto che la resistenza inizia a dissipare calore quando la tensione ai suoi capi è prossima a 10-12 V. Si deduce, così, il corrispondente valore di tensione del segnale equivalente. Come verificare di tale valore di tensione, si misura direttamente la tensione ai capi del trasduttore ed in uscita al circuito di condizionamento.
Ad esempio, nel primo caso, se è variati la tensione del segnale proveniente dal generatore fino a quando sul termometro collegato alla resistenza dissipatrice non si è rilevata una temperatura di 23°C. Da qui, teoricamente, conoscendo il coefficiente di temperatura (10 mV/°C), è possibile risalire alla tensione equivalente, pari ovviamente a 230 mV. Tale valore è stato poi moltiplicato per 100, per adattarlo al valore misurato dal circuito di condizionamento, che presenta un’amplificazione A pari a 10. Dopo ciò, il valore di tensione è stato letto direttamente dal multimetro collegato al trasduttore: tale valore è di 22,3 V, prossimo a quello rilevato teoricamente. Come ulteriore verifica è stata prelevata la tensione del segnale in uscita al blocco di condizionamento: 22,2 V. Valori leggermente differenti, ma che comunque appaiono corretti. Come è infatti possibile notare osservando direttamente il grafico, la curva rispettiva ai valori teorici appare perfettamente lineare, le altre due un po’ distorte, a causa ovviamente del continuo riscaldamento dei componenti.
TABELLA E GRAFICO
T (°C)
VTRAS.TEOR. (·100) (V)
VTRAS.MISUR. (·100) (V)
VCONDIZ. MISUR. (·10) (V)
23
23
22,3
22,2
30
30
31
30,6
33
33
37,5
37
39
39
40,3
39,7
45
45
45,3
44,6
49
49
50,6
49,8

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