TESINA ORO


Fatta con Davide

ELENCO COMPONENTI: R1 =1kΩ 1/4 W R3=220kΩ 1/4 W R3B=220 kΩ trimmer R4=100 kΩ trimmer R2,R5, R6, R7,R8,R9=100 kΩ ¼ W C1=C4=100 uF 16V elettrolitico C2=100nF C3=10 uF 16V elettrolitico DS1=diodo silicio 1n4148 IC1=LM358N

Tensione di alimentazione	5 volt
Tensione in out	40≈80°c
Intervallo temperatura	4≈80°c


Applicazioni e miglioramenti
Per la sua natura questo progetto si presta a tante applicazioni. Trattandosi di un sensore di temperatura attivo si potranno realizzare termometri / termostati sia analogici che digitali. Una realizzazione immediata potrebbe essere quella di un termometro collegando in uscita un tester nella portata delle tensioni continue dei mV

Progettazione e Dimensionamento del circuito
A scopo puramente didattico e' riportata la progettazione del circuito corredata di formule per il dimensionamento del circuito e delle ipotesi di base su cui si e' fondata la progettazione. Prendendo come riferimento nel circuito osserviamo come prima cosa che il diodo D1, la sonda di temperatura, e’ polarizzato in maniera diretta dalla resistenza R1 e la tensione VA presente sul suo anodo, e’ applicata al piedino non invertente del LM358 (IC1-a) che e’ nella configurazione di amplificatore non invertente il cui guadagno e’ fissato dalle resistenza R2 e (R3+R3B).
Più precisamente la tensione di uscita VB di questo stadio e’ pari a:
VB= VA*[1+ (R3+R3B)/R2] (1)

La tensione VB viene quindi applicata al secondo stadio costituito dalla sezione B del LM358N che e’ configurato come sottrattore. Ovvero tale circuito opera una sottrazione tra la tensione VB e la tensione VC in base alla relazione:
VD=VC(1+R8/R6)R9/(R7+R9) - (R8/R6)* VB (2)

dove VC e’ fissata dal partitore resistivo formato da R4 e R5 in base alla relazione:
VC= Valim * R5/(R5+R4) (3)

Quindi la relazione che lega la tensione VA del diodo sonda e l’uscita VD, utilizzando le relazioni 1, 2 si può scrivere:
VD=VC(1+R8/R6)R9/(R7+R9) – VA*(R8/R6) [1+ (R3+R3B)/R2] (4)

Posto R6=R8=100 kΩ e R7=R9=100 kΩ la relazione 5 si può scrivere:
VD=VC - [1+ (R3+R3B)/R2] *VA (6)

Fissiamo che l’uscita VD cambi di 10mV quando aumenta di 1°C la temperatura del diodo sonda. In termini matematici vuol dire che la derivata del la tensione VD rispetto alla temperatura deve essere pari a 10mV. In termini matematici questo si esprime come:
d/dT( VD)=10mV; (7)

Facendo quindi la derivata della relazione (6) che esprime VD otteniamo:
d/dT(VD)= d/dT(VC) - [1+ (R3+R3B)/R2] * d/dT(VA); (8)

Sostituendo i valori nella relazione precedente il valore e in particolare ricordando dalla teoria che: d/dT( VA)=-2.2mV
si ha:
10E-3= 0 - [1+ (R3+R3B)/R2] * (-2.2E-3) (9)

da cui facendo i calcoli si ha:
(R3+R3B)/R2 =3.54554 (10)

La relazione 10 ci permette di dimensionare R3, R3B e R2
Posto R2=100 kΩ => R3 + R3B =354.54 kΩ
Posto R3=220 kΩ => R3B=134.54 kΩ (si utilizza un potenziometro di 220 kΩ )
Per il dimensionamento di R4 e R5 si assume che il valore della tensione VA ai capi del diodo sonda per la temperatura di 25 °C sia pari a 600mV e che la tensione VD sia pari a 250mV, ovvero:
VD( 25°C )=250mV e VA=600mV ( valore standard).

La relazione 6 si può quindi scrivere: 250E-3=VC- 4.5454*(600E-3)
da cui si ricava VC = 250E-3 + 4.5454*(600E-3) = 2.977V

Quindi elaborando la relazione 3 e posto Valim = 5V
2.977= 5* R5/(R5+R4) => R4 / R5=2.023/2.977 = .68
Posto R5= 100 kΩ => R4 = 68 kΩ

Per R4 si sceglierà un potenziometro di 100 kΩ per garantire la taratura del circuito e compensare gli errori di dimensionamento dovuto alla assunzione che si e' fatta prima ovvero che VA( 25°C ) = 600mV.



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