En esta entrada, vamos a tratar de explicar el funcionamiento de un dispositivo cuya labor consiste en medir la temperatura, pero no de manera digital, sino analógicamente. Es por ello que no ofreceremos ninguna librería, ya que emplearemos el módulo integrado (en caso de estar presente) del microcontrolador.
Y sin más rodeos, el dispositivo a escena es el denominado: LM35 en la versión DZ.
El LM35 es propiedad de la empresa de semiconductores National (ahora absorbida por Texas Instruments) y es un dispositivo bastante usado, quizás no por su precisión, sino más bien por su facilidad de uso.
La facilidad viene, precisamente, en cómo se muestra la temperatura, en la patita de salida del LM35, la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos:
| Voltaje, en el pin de salida del LM35 en mV | Temperatura, ºC |
| + 1500 | + 150 |
| + 250 | + 25 |
| + 10 | + 1 |
| - 550 | - 55 |
La página oficial sobre el sensor de temperatura LM35 que le tiene preparada la empresa Texas Instruments se puede ver en el siguiente enlace: LM35 Precsion Centigrade Temperature Sensor.
Existen varias configuraciones (de manera externa, mediante otros componentes) para distintos intervalos o ventanas de temperaturas (algunas de dichas configuraciones, incluyen la lectura de temperatura negativa).
Una vista previa a sus características principales, en su hoja de características, nos revela la siguiente información:
 | · Medida en Celsius (ºC) · Factor de escala lineal de +10 mV / ºC · 0.5ºC de precisión a +25 ºC · Rango de trabajo: -55 ºC hasta +150 ºC · Bajo coste · Alimentación desde 4V hasta 30V · Menos de 60 µA de consumo · Bajo auto-calentamiento (0.08 ºC en aire estático) · Baja impedancia de salida, 0.1W para cargas de 1mA |
| LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors | Características Principales |
Pero a veces, la realidad puede distar de manera considerable respecto a los que los datos oficiales nos muestran, en otras palabras, cuando trabajamos en la vida real, nos pueden (y seguro que será así) surgir varios problemas (incluso algunos, pueden llegar a ser desesperantes), es por ello que, en la siguiente tabla se muestra las ventajas y desventajas de este dispositivo pero, desde un punto de vista práctico:
| Ventajas | Inconvenientes |
| · Fácil uso: Salida lineal + 10 mV/ºC. | · Ruido: Se aconseja conectar con cables blindados o aislar adecuadamente el área dónde estará conectado el LM35. |
| · Barato y fácil de encontrar. | · Ruido: Se aconseja poner filtro (paso-bajo). |
| · Varios encapsulados disponibles. | · Ruido: Se recomienda hacer filtro digital. |
| · No requiere de componentes externos para temperaturas positivas. | · Error: Dependiendo de la precisión de nuestro ADC, introducirá un error en la medida (menor cuanto mayor sea la resolución). |
| · Componentes Extra: Dependiendo de la precisión de nuestro ADC, será necesario o no, amplificar la señal de salida del LM35. | |
| · Error: Dependiendo del voltaje de referencia de nuestro ADC, introducirá un error o no, en la medida. |
De manera explicativa, vamos a exponer unos casos prácticos a la hora de trabajar con el LM35 y sus posibles errores que en la lectura de la temperatura estarán presentes.
| Caso 1 | Lectura del LM35 vía microcontrolador usando su ADC de 10-bit en una ProtoBoard | |
| Posibles Errores | · Medición errónea, ± 3-5 ºC de desviación o más. · Cambio constante de la medición (la temperatura no se estabiliza) | |
| Posibles Soluciones | · La Protoboard o el entorno, introduce ruido, se recomienda: · Emplear cables cortos y conectarlos lo más cerca posible al ADC del microcontrolador en el conexionado con el LM35 o incluso, el LM35 sin cables. · Realizar filtro digital. | |
Vamos a presentar el siguiente caso.
| Caso 2 | Lectura del LM35 vía microcontrolador usando su ADC de 10-bit en PCB. | |
| Posibles Errores | · Medición errónea, ± 3-5 ºC de desviación o más. · Cambio constante de la medición (la temperatura no se estabiliza) | |
| Posibles Soluciones | · Existe ruido, se recomienda: · En caso de que el LM35 esté conectado por cables, éstos deben ser blindados y lo más cortos posibles. · En caso de que los cables sean largos, emplear una etapa amplificadora. · Aislar y separar correctamente las señales analógicas con las digitales. · Se recomienda el uso de filtro paso-baja en la salida del LM35. · Realizar filtro digital, para mejorar la estabilidad de la señal. | |
Para finalizar, hacer hincapié en los errores de medida que podemos obtener a la hora de trabajar con este dispositivo, aparte de las sugerencias anteriormente mencionadas, se recomienda para combatirlas, las configuraciones que en su hoja de características podemos encontrar.
Por otro lado, cuando se menciona filtro digital, se refiere a realizar tareas ya sean de muestreo, por ejemplo, realizamos un número concreto de mediciones y obtenemos su promedio, o técnicas de aproximación a una recta (en este caso es posible ya que la salida del LM35 es lineal y conocida de manera teórica), o incluso podemos emplear técnicas algo más sofisticadas cómo la regresión lineal simple (dicho de otra manera, la aproximación mediante la técnica de mínimos cuadrados).
Cualquiera de las formas que se han expuestos para la implementación del filtro digital, harán que la señal recogida, al ser manipulada, sea más estable y por ende, la reducción de ruido será menor.
Para poner en práctica los conceptos y el control de este tipo de dispositivo, os dejo un ejemplo:
| Ejemplo: MSP430 + LM35 + 7 Segmentos | |
| 1. Programa | Representación de la temperatura. |
El capítulo presente ha intentado ser una breve (pero intensa) guía de cómo trabajar con el dispositivo LM35 y su principio de funcionamiento, haciendo mención en los posibles fallos y errores que podemos encontrar a la hora de obtener mediciones de temperatura.
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