I. PROYECTO TERMÓMETRO DIGITAL
El termómetro digital es instrumentos de medición que miden la temperatura por medio de un sensor y luego de sensar la temperatura la muestra en una pantalla en números decimales, comúnmente en grados Fahrenheit o Celsius. .
Existen diversos tipos de termómetros digitales cada uno de ellos para una aplicación diferente por lo cual tienen diferentes formas de construcción. Para esta ocación se mostrará la construcción de de un termómetro digital que mide en un rango de 00 a 99 grados celsius, ya que para su implementación se ha usado circuitos digitales básicos esto nos ayudara a poner en práctica nuestros conocimientos de electrónica digital básica, la presición de medición de nuestro termómetro digital dependerá de su sensor lm35, un adc0804 y memoria sram 6116 que funciona como un conversor de binario a BCD de 7 bits.
II. MATERIALES PARA EL TERMÓMETRO DIGITAL
Generador
- C1 10uf
- C2 10nf
- R1 potenciómetro de 200KΩ
- R2 potenciómetro de 50kΩ
- R3 1KΩ
- 1 LED
Contador binario
- 2 contador 7493
- 2 triestado 74244
- 8 resistencias de 500Ω o cercanos
- 8 leds
Contador decimal
- 2 contador 7490
- 2 triestado 74244
- 2 decodificador
- 2 display ánodo común
- 2 resistencias 500Ω
Sensor binario
- sensor de temperatura LM35
- ADC0804
- 2 triestado 74244
- C1 100nf
- C2 150nf
- C3 1uf
- R1 10KΩ
- R2-R8 500Ω
- R9 10KΩ
- R10 100Ω
- Potenciometro 5kΩ
- 7 leds
Convertidor binario a decimal
- Sram 6116
- Compuerta not 7404
- R 1kΩ
- 1 switch
III. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL TERMÓMETRO DIGITAL
Este diseño del del termómetro digital tiene varias etapas o integracion de otros circuitos sencillos como un contador binario, un contador decimal, un clock o generador pulso de reloj el cual servirá para el funcionamiento de los contadores, un sensor de temperatura binario que mide la temperatura mediante un sensor lm35 que tiene a su salida 10mv por grado centígrado, el cual será llevado a un convertidor analógico/digital que resulta de la integración de los contadores binario y decimal, con una memoria sram 6116, para su respectiva conversión de números binarios a valores en decimales. El proceso de conversión de binario a decimal se llevara a cabo de una memoria sram en la cual se grabara previamente mediante un circuito, el equivalente decimal en BCD de la dirección en dicha dirección, por ejemplo en la dirección 000 1110 que en decimal es 14 se grabara 0001 0100 los cuales luego se convertirán a decimal a través de decodificador 7447 y se mostrara en los display de cuatro segmentos. Una vez grabado los datos en la memoria sram pasmos a desactivar los contadores para conectar la salida del ADC cuya salida binaria va conectada al bus de direcciones de la sram la cual muestra a su salida los valores en decimal en los display.
Los switch mostrados en el diagrama son para la grabación de la memoria y luego cambiarlo se pone en modo de lectura.
IV. PROCEDIMIENTO DE IMPLEMENTACIÓN DE UN TERMÓMETRO DIGITAL
En este caso el mostrar todo el diagrama del circuito del termómetro digital podría hacer engorrosa su implementación llevándonos a cometer errores de conexiones, se ha decidido separarlos en partes o circuitos mas simples probando el correcto funcionamiento de cada uno de ellos, una vez probado cada etapa se realizara la integración del circuito.
1. Generador de pulsos
El generador de pulsos es un circuito sencillo de implementar, este circuito depende fundamentalmente de un circuito integrado NE 555 en configuración astable. el diagrama del generador se muestra a continuación.
Donde la frecuencia del generador esta dado por:
Se recomienda usar los siguientes componentes:
C1 10uf
C2 10nf
R1 potenciómetro de 200KΩ
R2 potenciómetro de 50kΩ
R3 1KΩ
1 LED
Por fines prácticos trataremos al circuito como un integrado de la siguiente forma.
Donde la salida sera el pin "3" del NE 555. este generador nos servirá para el proceso de grabación de la memoria sram
2. Contador binario
Implementaremos un contador binario, basado en el integrado 7493 el cual podrá contar de 00000000 a 11111111, ademas cuenta con el triestado 74244 que nos ayudara a poder conectar o desconectar las salidas de nuestro contador al bus de direcciones de la memoria sram 6116 dependiendo de si queremos grabar la memoria o leer su contenido, lo cual es clave para el correcto funcionamiento de nuestro termómetro digital.
Componentes para el contador binario.
- 2 contador 7493
- 2 triestado 74244
- 8 resistencias de 500Ω o cercanos
- 8 leds
NOTA: El circuito debe ser implementado como estas en el diagrama para probar el correcto funcionamiento del circuito luego para el ensanblaje final debe de retirar el switch y considetrar el circuito como si fuese un integrado.
Donde clr es el punto de conexión de los pines 2 y 3 del 7493 que servirá para resetear el contador.
3. Contador BDC
El contador decimal esta diseñado con el contador BCD 7490 asíncrono este circuito cuenta de 00 a 99 y es de fácil construcción. Este circuito no servirá para grabar la memoria sram 6116 pues ira conectado al bus de datos y este ingresara los datos a grabar mientras el contador binario ubica la dirección, cuenta con la opción de resetear y un triestado para activar la salida del contador BCD al momento de grabar la memoria y desactivar cuando se ponga la memoria en modo lectura.
Lista de componentes
- 2 contador 7490
- 2 triestado 74244
- 2 decodificador
- 2 display ánodo común
- 2 resistencias 500Ω
NOTA:El circuito sera implementado como estas en el diagrama para probar el correcto funcionamiento del contador BCD pero al momento de integrar el circuito final debe de retirar el switch y considerar el circuito como si fuese un integrado.
El clr es el punto de conexión de los pines 2 y 3 del 7490 que servirá para resetear el contador.
4. Sensor binario
Es un termómetro digital binario que tiene un sensor de temperatura (lm35) que muestra a su salida 10mv por cada grado centígrado, cuyo voltaje será convertido a digital por el ADC0804. Para dicha conversión pondremos como temperatura de medida máxima de 127 grados, lo cual nos da una señal máxima a convertir de 1.27v, entonces pondremos a la entrada de referencia una tensión de 0.640v para hacer que la salida del ADC nos cuente de 0 a 127 omitiendo el bit menos significativo los cuales podremos observar el los leds ente la salida del ADC y los leds pondremos el 74244 para activar y desactiva la salida para primero hacer el grabado en la sram y luego hacer la conexión de la salida del ADC.
Lista de componentes
- sensor de temperatura LM35
- ADC0804
- 2 triestado 74244
- C1 100nf
- C2 150nf
- C3 1uf
- R1 10KΩ
- R2-R8 500Ω
- R9 10KΩ
- R10 100Ω
- Potenciometro 5kΩ
- 7 leds
NOTA: Implementaremos el circuito como esta en el diagrama para probar el correcto funcionamiento del termómetro digital binario, pero al momento de integrar el circuito final debe de retirar las resistencias de R2 a R8 y todos los leds, y considerar el circuito como si fuese un integrado. No es necesario el clock que se muestra en el diagrama.
5. Convertidor binario a decimal
Para la lectura o escritura del a memoria la podremos elegir a través de swith, los bits de direcciones de A7 a A10 serán conectados a tierra pues solo usaremos 7 bits, y los demás no los podemos dejar al aire pues producirían errores.
Cabe resaltar que para la grabación de la memoria hemos tenido que colocar en pin de activación y de desactivación de la memoria a la salida de la conexión de cuatro compuertas negadas. Estas cuatro compuertas negadas tienen como entrada el clock, la función de esto inversores es de provocar un retraso de la señal en el controlador de memoria para poder realizar la grabación de esta
Componentes
- Sram 6116
- Compuerta not 7404
- R 1kΩ
- 1 switch
6. CIRCUITO FINAL
El siguiente gráfico se muestra el circuito general del termómetro, una ves integrada todas las partes de nuestro termómetro digital procederemos a ponerlo en funcionamiento
Pasos para el funcionamiento del termómetro digital
V. OBSERVACIONES
El diseño del circuito presento problemas a unir las etapas, estas fueron los errores de conteo de los integrados pues estos en algunos momentos contaban tanto los flancos de subida como los de bajada, en otras ocasiones uno contaba los flancos de bajada y el otro los dos tipos de flanco o simplemente no contaban. Para dar solución a esto problemas, se puso los pines de los decodificadores a un nivel alto como también se colocaron condensadores cerámico de 10nf en la entrada de pulso de los contadores para así evitar el ruido, de esta manera se llego a solucionar este problema.
También mediante el circuito de grabado convertimos a nuestra memoria en un convertidor de 8bits a bcd para poder expresarlo en decimal a través de unos decodificadores, pues un dispositivo que cumpla con esta función esta
ausente en el mercado.
Nota importante:
debe tener presente lo dicho en cada nota de las etapas del proyecto, para su correcto funcionamiento.
Para mas detalles ver los siguientes enlaces
