Medición de temperatura ambiental

Introducción

La mayoría de los procesos de la ciencia y de la industria involucran la medición de la temperatura ambiental para controlar diversos ambientes que requieren mantener un rango de temperatura específico para su correcto funcionamiento. Para ello, existen sistemas automatizados de regulación de la temperatura que pueden ser tan simples como medir la temperatura ambiental y activar o desactivar un determinado dispositivo para incrementar o decrementar la temperatura, hasta otros más sofisticados que realizan algunas otras funciones como el análisis de consumo.

Estos sistemas de regulación de temperatura los puedes encontrar en los centros de cómputo, invernaderos, salas de junta, automóviles, cuartos de máquinas, etc.

En esta práctica vas a conocer las características y funcionamiento básico de los sensores de temperatura LM35 y TMP36, y aprenderás el procedimiento para registrar la temperatura ambiental con cualquiera de estos sensores y una tarjeta Arduino.

Materiales

Programas

Arduino IDE. Disponible en: https://www.arduino.cc/en/software

Desarrollo

Te invitamos a ver el siguiente video donde encontrarás información importante sobre las características y funcionamiento de los sensores de temperatura LM35 y TMP36. También conocerás cómo conectar el sensor a una tarjeta Arduino UNO y el procedimiento que se realiza para poder medir la temperatura ambiental.

Conexión del DASA

En esta práctica vamos a emplear el sensor de temperatura LM35 que está integrado en el Dispositivo Automatizado de Sensores Arduino (DASA). 

Conecta el DASA a la tarjeta Arduino UNO como se muestra en la Figura 2. Asegúrate que todos los pines se introduzcan completamente  en los conectores de  la tarjeta Arduino correspondientes.

Nota: si no tienes un DASA, puedes construir el circuito electrónico mostrado en la Figura 3, o bien, utilizar la herramienta de simulación de circuitos electrónicos Arduino de Tinkercad.

Toma en cuenta que el sensor de temperatura del DASA es el modelo LM35, mientras que el sensor de temperatura disponible en Tinkercad es el TMP36, así que cuando programes el circuito electrónico cuida colocar la instrucción correcta para el cálculo de la temperatura según las especificaciones del sensor que utilices.

Programación del circuito electrónico

El siguiente código te permitirá leer el valor del sensor, calcular la temperatura ambiental y mostrarla en el monitor serial de Arduino. Asegúrate de quitar el comentario de la línea de código del cálculo de la temperatura correspondiente al sensor que estés usando (LM35 o TMP36).

Te recomendamos que si no estás familiarizado con el uso del monitor serial de Arduino, revises previamente la información de la sección El monitor serial del Manual de programación con Arduino.

/* Sensor de temperatura
*  Programa que lee un voltaje generado por el sensor LM35,
*  lo convierte al valor de temperatura ambiente en grados Celsius
*  y lo muestra en el monitor serial de Arduino
*  NOTA: El sensor está conectado al pin A3
*  UNAM 2022
*/

//Declaración de la constante PIN_SENSOR con el pin al que está conectado el sensor de temperatura
const int PIN_SENSOR=3;

//Declaración de variables para el cálculo de la temperatura
int valorSensor=0;
float temp=0;

void setup() {
   // Inicialización del monitor serial de Arduino
   Serial.begin(9600);
   // Mensaje de inicio
   Serial.println("Sensor de temperatura");
}

void loop() {
   //Lectura del sensor de temperatura
   valorSensor = analogRead(PIN_SENSOR);

   //Cálculo de la temperatura sensor LM35
   //temp = ((valorSensor/1023.0)*5000)/10;

   //Cálculo de la temperatura sensor TMP36
   //temp = (((valorSensor/1023.0)*5000)-500)/10;

   //Muestra la temperatura en el monitor serial
   Serial.print("Temp = ");
   Serial.print(temp);
   Serial.println(" °C");
   delay(500);
}

Captura, compila y ejecuta tu programa por medio de siguientes acciones:

1. Abre el IDE de Arduino.
2. Crea un nuevo sketch.
3. Captura las instrucciones del programa.
4. Guarda tu programa.
5. Compila tu programa. En caso necesario, depúralo hasta que no tenga ningún error.
6. Conecta la tarjeta Arduino a tu computadora.
7. Selecciona el puerto serial (COM) de la computadora asociado a la tarjeta.
8. Sube el programa a la memoria de la tarjeta Arduino UNO.
9. Ejecuta tu programa.

El resultado de la ejecución de tu programa deberá ser similar a la que se muestra en la Figura 4.

Resultados

• Compara la temperatura que muestra el monitor serial de Arduino con la registrada por la aplicación de clima de tu teléfono móvil o de tu navegador. ¿Qué tanto varía? 
• Presiona con tus dedos el sensor de temperatura y observa la variación en la lectura de la temperatura.

El IDE de Arduino también te permite graficar los datos recolectados por la tarjeta. Para ello, selecciona la opción Serial Plotter del menú de Herramientas del IDE de Arduino.  La Figura 5 muestra un ejemplo del resultado del programa en el Serial Plotter.

Conclusiones

La instrucción para calcular la temperatura ambiental registrada con un sensor LM35 y la tarjeta Arduino es:

temp = ((valorSensor/1023.0)*5000)/10;

La instrucción para calcular la temperatura ambiental registrada con un sensor TMP36 y la tarjeta Arduino es:

temp = (((valorSensor/1023.0)*5000)-500)/10;

Responde las siguientes preguntas:

1. ¿Qué aprendiste con esta práctica?
2. Elabora un diagrama de flujo del procedimiento para leer y calcular la temperatura ambiental con un sensor LM35 o TMP36, y una tarjeta Arduino.
3. ¿Qué proyectos se te ocurren que podrías desarrollar con el sensor de temperatura?