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Sensor de temperatura con Enlace Infrarrojo (ART792S)

Describimos el proyecto de un sensor de temperatura que envía sus señales a un receptor remoto a través de un enlace por infrarrojo (IR). El proyecto descrito es sugerido por Maxim (www.maxim-ic.com ) y consta de un transmisor con un sensor y un receptor que proporciona una salida analógica y digital. Más información sobre los componentes utilizados en el proyecto como, por ejemplo, sus características para eventuales cambios, pueden ser obtenidas en el sitio de la empresa. (2007)

El proyecto se basa en el sensor MAX6576 que consiste en un circuito integrado que contiene un sensor de temperatura y un convertidor temperatura-período, exigiendo una corriente de 140 mA para operación. Este componente se suministra en una envoltura SOT de 6 pinos y puede leer temperaturas en el rango de -40º C a + 125º C. Su rango de tensiones de operación va de 2,7 V a 5,5 V. Su salida consiste en una señal cuadrada cuyo objetivo es el período es proporcional a la temperatura absoluta (oK). A partir de este hecho, tenemos el diagrama completo del transmisor en la figura 1.

 

Figura 1 - Diagrama del transmisor de temperatura del enlace infrarrojo.
Figura 1 - Diagrama del transmisor de temperatura del enlace infrarrojo.

 

El circuito integrado 74HC132 funciona como un monoestable para estrechar los pulsos producidos para obtener pulsos de alta intensidad y corta duración para el LED infrarrojo. En el caso, las muñecas son de 10 us de modo que se obtiene un consumo de sólo 140 uA para la unidad cuando se miden temperaturas ambiente. Esto significa la posibilidad de alimentar el circuito con una batería de litio que durará hasta seis meses en esta aplicación, según Maxim.

El receptor consiste en un sistema que procesa la señal formada por pulsos de infrarrojo convirtiendo la información de temperatura para dos formas de salida: analógica y digital. La salida digital no es más que el pulso producido en el sensor del transmisor, el cual puede ser procesado por un DAC u otro circuito que depende de la aplicación.

La salida analógica consiste en una tensión proporcional al período de las muñecas, lo que posibilita la utilización de un multímetro u otro indicador de tensión en la lectura remota de la temperatura. Evidentemente, en un perfeccionamiento de este proyecto se puede agregar un circuito de voltímetro digital a la placa obteniéndose así la lectura directa de la temperatura remota.

El circuito receptor es alimentado por una tensión de 5 V y consta de varias etapas. Tenemos dos etapas de amplificación de bajo ruido con constantes de diferenciación e integración optimizadas para tener un mínimo de ruidos. También tenemos la entrada del amplificador / filtro conectada a un sensor IR del tipo utilizado en enlaces IrDA o de control remoto de TV. En la figura 2 tenemos el diagrama completo del receptor IR.

 

Figura 2 - Diagrama completo del receptor remoto de temperatura por infrarrojo sugerido por Maxim.
Figura 2 - Diagrama completo del receptor remoto de temperatura por infrarrojo sugerido por Maxim.

 

Un disparador Schmitt y dos diferenciadores forman el circuito que recupera la señal y hace la temporización. La figura 3 muestra los pulsos cercanos a 1 ms recuperados, los cuales también consisten en la salida digital y dos pulsos secuenciales de 50 us que la salida SIGNAL_PULSE genera (PULSE1 y PULSE2).

Utilizando la llave analógica MAX4618, el pulso PULSE1 activa el circuito de muestreo y retención S & H que memoriza el valor de la tensión de rampa en el condensador CSH del S & H. Inmediatamente después de PULSE1 viene el pulso PULSE2 que excita el mismo MAX4618 de modo a restar la rampa a cero. La salida analógica es entonces disponible en la salida del amplificador operacional del circuito de muestreo y retención. Esta salida es proporcional a la temperatura leída en el sensor.

 

   Figura 3 - Formas de los pulsos recibidos y dos pulsos secuenciales que se generan en PULSE1 y PULSE2.
Figura 3 - Formas de los pulsos recibidos y dos pulsos secuenciales que se generan en PULSE1 y PULSE2. | Haga click en la imagen para ampliar |

 

El alcance del enlace es del orden de 7 metros (20 pies) con iluminación ambiental total. Al añadirse un transistor en la excitación del LED se puede obtener mayor alcance así como agregar recursos ópticos en el receptor como, por ejemplo, lentes.

 

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