" AÑO DEL BICENTENARIO, DE LA CONSOLIDACIÓN DE NUESTRA

INDEPENDENCIA, Y DE LA CONMEMORACIÓN DE LAS HEROICAS

BATALLAS DE JUNÍN Y AYACUCHO”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ENERGÍA, FÍSICA Y MECÁNICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

Construcción de un prototipo medidor de temperatura digital:

Sensores Termoeléctricos

DATOS INFORMATIVOS:

- Asignatura : Laboratorio de ingeniería mecánica 1

- Ciclo de estudios : IV
- Semestre Académico : 2023-II
- Docente responsable : Mg Ing. José Chero Ballena

INTEGRANTES:

- Apellidos y nombres Código

Carreño Bancayan Enrique Ramon 0202116015

Refojes Capurro Luis Gustavo 0202116049
Salinas Luis
Nuevo Chimbote, Enero 2024
INDICE
I. INTRODUCCIÓN...................................................................................................................4

II.OBJETIVOS........................................................................................................................6

Objetivo general..................................................................................................................6

Objetivos específicos..........................................................................................................6

III. MARCO METODOLÓGICO...............................................................................................7

3.1 Problemática.....................................................................................................................7

3.2 Justificación......................................................................................................................7

3.3.1 Justificación de la investigación:...............................................................................7

3.3.2 Justificación económica:............................................................................................8

3.3.3 Justificación social:....................................................................................................8

3.3.4 Justificación ambiental:.............................................................................................8

3.3 Metodología utilizada.......................................................................................................8

3.3.1 Naturaleza del proyecto.............................................................................................8

3.3.2 Administración del tiempo.........................................................................................9

3.3.3 Técnicas empleadas...................................................................................................9

3.3.4 Instrumento de recolección de datos..........................................................................9

3.4 Limitaciones...................................................................................................................10

3.5 Viabilidad.......................................................................................................................10

3.6 Variables e indicadores de la investigación................................................................12

IV. MARCO TEORICO...........................................................................................................14

4.2. Termómetro....................................................................................................................14

4.2.1. Tipos de termómetros.............................................................................................14

4.3 MATERIALES..............................................................................................................18

4.3.1 Sensor de temperatura LM35...................................................................................18

4.3.2 Amplificador operacional LM358...........................................................................19

4.3.3. Características.........................................................................................................20

4.3.4 Circuito integrado LM3915.....................................................................................20

4.3.5 Condensador electrolítico........................................................................................21

 4.3.6 Diodo zener..............................................................................................................21

4.3.7 Resistencias de carbón.............................................................................................22

4.4 Esquema eléctrico...........................................................................................................23

V. CARACTERISTICAS TECNICAS:....................................................................................28

VI. RESULTADOS..................................................................................................................29

6.1. Cálculo de errores..........................................................................................................29

6.2.1. Error en el acondicionamiento de la señal del LM35.............................................29

6.2.2. Errores en la generación de la tensión Vref............................................................30

6.2. Resultados de la medición de temperatura.....................................................................30

VII. CONCLUSIONES.............................................................................................................31

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................................32

VIII. ANEXOS.........................................................................................................................34
I. INTRODUCCIÓN
Un sensor de temperatura es un dispositivo que detecta y mide la temperatura del entorno o de
un objeto específico, este se adaptará para la realización de un termómetro. Para Jhovany, E. (2007),
probablemente sea la temperatura el parámetro físico más común que se mide en una aplicación
electrónica, incluso en muchos casos en que el parámetro de interés no es la temperatura, ésta se ha de
medir para incluir indirectamente su efecto en la medida deseada.

Leyva, C. (2019), nos da una descripción general sobre los métodos de medición de la
temperatura:

Vemos los métodos de medición y los instrumentos utilizados para su obtención. Se

presenta el diagrama a bloques del instrumento, además, se describen las características de
interés de cada uno de los elementos que lo conforman. Se habla del diseño de la aplicación,
su funcionamiento, y la descripción de cada uno de los algoritmos utilizados dentro de la
interfaz gráfica

Arlex, L. (2019), habla de cómo fabricar un módulo Control de temperatura con LM3914.

Este módulo en la versión ARDUINO, y para esta vez vamos a ver cómo crearlo en la
versión análoga. Y es que ahora vamos a ver un pequeño repaso de los amplificadores
operacionales, así que vamos a ello. función del módulo control de temperatura con lm3914
en la vida. Este módulo está diseñado con el fin de monitorear y controlar la inestabilidad de
una fuente de calor, por ejemplo, este módulo se puede emplear para controlar la temperatura
en un cautín, para controlar la temperatura en un horno o bien para controlar la temperatura en
elementos industriales. Este módulo ofrece tres rangos de disparo los cuales son 60, 90 y 110
grados. Este rango de disparo se puede programar mediante los jumpers que están en el
circuito.

Jhovany, E. (2007), describen diferentes formas de medición de temperatura utilizando varios

tipos de sensores:

termopar (termocupla tipo J, hierro constantán), el circuito integrado LM35 y

termistores NTC y PTC. Las señales provenientes de cada uno de los sensores fueron
acondicionadas utilizando el circuito integrado AD595, capturadas por medio de una tarjeta
de adquisición de datos y procesadas mediante un software creado bajo MATLAB.

López et al. (2021) nos describen que es un amplificador operacional y sensor LM35, así
mismo, de manera dinámica, el comportamiento, la señal, su funcionamiento, y también demostrar la
temperatura en forma digital.
 La impedancia de salida baja, salida lineal, y calibración inherente precisa del
dispositivo LM35 hace la interfaz para leer o controlar los circuitos especialmente fáciles. El
dispositivo se utiliza con una sola potencia suministros, o con más y menos suministros.
Como el dispositivo LM35 consume solo 60 μA del suministro, tiene auto calentamiento muy
bajo de menos de 0,1 ° C en aire en calma. El dispositivo LM35 está clasificado para
funcionar a más de -55 ° C a Rango de temperatura de 150 ° C
II.OBJETIVOS
Objetivo general
 Construcción de un prototipo medidor de temperatura digital utilizando un sensor
termoeléctrico como transductor de temperatura.

Objetivos específicos
 Fabricar un prototipo medidor de temperatura con materiales disponibles.
 Identificar las temperaturas específicas en un ambiente de trabajo.
 Realizar mediciones que estén dentro de un marguen de error de ± 2° C .
 III. MARCO METODOLÓGICO
3.1 Problemática
Un aspecto esencial en la metrología de un termómetro de resistencia es la
calibración. Se debe de calibrar el termómetro para determinar su respuesta a las variaciones
de temperatura de manera precisa. Esto implica la comparación de la resistencia medida por
el termómetro con un estándar de referencia. Durante la calibración, determinas la
incertidumbre de medición asociada a las lecturas.

1. Problema general:
 ¿Es posible realizar un medidor de temperatura con una gran precisión y rango
variable de temperatura para el uso en la industria?
2. Problema especifico

o ¿Es fiable hacer este proyecto sabiendo como es la industria?

o ¿Cuál llegaría a ser el costo, llegaría a ser accesible o inflada?

o ¿Cuál es el proceso o ciclo que realiza?

o ¿Es posible plantear una mejora a los sistemas de medición actuales?

o ¿Es fiable nuestro proyecto a comparación de los demás productos

convencionales?
3.2 Justificación
Cálculos de errores producidos por: Error en el acondicionamiento de la señal del
LM35, errores en la generación de la tensión Vref y resultados de la medición de temperatura.
Las lecturas se compararán con un termómetro comercial para la comprobación de los
resultados.

3.3.1 Justificación de la investigación:

Los sensores termoeléctricos son dispositivos diseñados para medir temperaturas mediante la
conversión de cambios de temperatura en señales eléctricas. Estos dispositivos aprovechan el
fenómeno conocido como efecto termoeléctrico, que implica la generación de voltaje o corriente
eléctrica cuando hay una diferencia de temperatura entre dos puntos de un conductor eléctrico. Estos
sensores se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la medición de la temperatura en
procesos industriales hasta la monitorización de la temperatura en dispositivos electrónicos y sistemas
de climatización.

3.3.2 Justificación económica:

Mediante un conocimiento exhaustivo de todos los aspectos del sistema, tendremos la
capacidad de perfeccionar y potenciar sus elementos, ya sea sustituyendo ciertos componentes o
eliminando aquellos que puedan considerarse prescindibles. Además, llevar a cabo una estimación
presupuestaria nos permitirá estar al tanto de todos los desembolsos económicos y evaluar posibles
áreas de reducción de gastos. El LM35 es un componente ampliamente disponible y relativamente
económico, lo que facilita su adquisición y uso en diversos proyectos y aplicaciones.

3.3.3 Justificación social:

En el contexto de la pandemia de COVID-19 y otras enfermedades transmisibles, la precisión
y la higiene de los termómetros son de vital importancia. Un termómetro electrónico podría ofrecer
mediciones precisas sin contacto, lo que disminuiría el riesgo de propagación de enfermedades, como
el termistor puede medir un amplio rango de temperaturas, desde temperaturas extremadamente bajas
hasta temperaturas elevadas. Esto lo hace adecuado para diversas aplicaciones donde es esencial
medir temperaturas en diferentes condiciones y entornos.

3.3.4 Justificación ambiental:

Los termómetros tradicionales, como los de mercurio, pueden ser perjudiciales para el medio
ambiente si se rompen o se desechan incorrectamente. Un termómetro electrónico podría contribuir a
la reducción de residuos peligrosos y al impacto ambiental negativo.

3.3 Metodología utilizada

3.3.1 Naturaleza del proyecto
Hoy en día con el avance de la tecnología, multitud de termómetros electrónicos
integran funciones adicionales a la simple medida de la temperatura: registros de temperatura,
comunicación, alarmas (algunas asociadas a salidas para actuadores...), utilizando para ello un
pequeño microcontrolador. La fabricación del termómetro parte del diseño electrónico del
circuito hasta la construcción del prototipo.

El presente proyecto de investigación se caracteriza por ser una investigación aplicada

en el campo de la metrología y la calibración de termómetros. La investigación se enfoca en
desarrollar un prototipo de un termómetro y desarrollar una serie de pasos e instrucciones
para la calibración de este dispositivo, basados en documentos técnicos y procedimientos de
calibración existentes, como el procedimiento PC-017 "Procedimiento para la calibración de
termómetros digitales" de la Dirección de Metrología de INACAL.

El enfoque del proyecto es práctico y busca proporcionar directrices claras y

estandarizadas para la calibración del instrumento. Se espera que los resultados se asemejen a
los de un termómetro comercial.

El proyecto se desarrolla con una orientación interdisciplinaria, ya que combina

conocimientos de ingeniería, metrología, y está influenciado por la normativa técnica.

La justificación del proyecto se basa en la necesidad de garantizar mediciones de

temperatura precisas y trazables. Esto incluye la industria, la investigación científica, la
fabricación de productos farmacéuticos y alimentos, entre otros. La calibración precisa de los
termómetros de resistencia es esencial para mantener la calidad, la seguridad y la eficiencia
en estos sectores.

3.3.2 Administración del tiempo

La realización del proyecto se realizará a lo largo del ciclo académico, consistiendo
este de 16 semanas.

Para la programación del proyecto se hará uso del diagrama de Gantt. El diagrama de
Gantt es una representación gráfica que muestra las tareas del proyecto en el eje horizontal (a
lo largo del tiempo) y las barras que representan la duración de cada tarea. Cada barra
comienza en el punto de inicio de la tarea y termina en el punto de finalización. Además,
puede mostrar la secuencia de tareas y las dependencias entre ellas.

3.3.3 Técnicas empleadas

Falcon y Herrera (2018) se refieren a la técnica de recolección de datos como “el
procedimiento o forma particular de obtener datos o información (…) la aplicación de una
técnica conduce a la obtención de información, la cual debe ser resguardad mediante un
instrumento de recolección de datos” (p.12)

La técnica de recolección de datos que se utilizará en el presente trabajo será la de

observación.

3.3.4 Instrumento de recolección de datos

Un instrumento de recolección de datos es en principio:
 Cualquier recurso de que pueda valerse el investigador para acercarse a los fenómenos
y extraer de ellos información. De este modo el instrumento sintetiza en si toda la labor de la
investigación, resume los aportes del marco teórico al seleccionar datos que corresponden a
los indicadores y, por tanto, a las variables o conceptos utilizados. (sabino, 2007, p.88)

El instrumento será la de documentos, se realizará una revisión diversas fuentes como:

artículos, tesis, revistas, folletos, etc.

3.4 Limitaciones
Tengamos en cuenta que el correcto análisis y elección de componentes electrónicos hacen de
nuestro prototipo un elemento que cumple con las expectativas de lo que el elemento desea
ser, en base a ellos, nos limitamos a

 Selecciones de componentes electrónicos

 Calibración del medidor de temperatura analógico
 Medición del rango de valores de los errores permisibles
 Determinar la temperatura en distintos escenarios para analizar su eficacia
 Comparar nuestro prototipo con un termómetro convencional
 Analizar el circuito físicamente, previamente simulándolo en un programa de circuitos
electrónicos
 Determinar el rango de valores de las temperaturas que el prototipo puede soportar
 Tiempo de vida de ciertos componentes electrónicos.
3.5 Viabilidad
La viabilidad en el desarrollo de este informe trata de abocarse en lo que sería tener un
termómetro correctamente calibrado.

¿Qué tan viable es la calibración de un termómetro digital? Podemos decir lo siguiente:

Según, Masstech (2019) “Cómo afecta a la industria alimenticia el no calibrar los

termómetros”, la calibración de los termómetros es importantes al momento te obtener
mediciones exactas y precisas. El proceso de calibración es la comparación entre mediciones
estándar y probadas, y es fundamental en las diversas industrias donde por los procesos
complejos se requiere tener una baja incertidumbre, ya que, estas pueden tener afectaciones
muy graves, tanto para los productos como para los consumidores.

Consideraciones Económicas
  Inversión inicial: Se debe de calcular el presupuesto necesario para adquirir las
herramientas y personal especializado en metrología.
 Costos operativos: Incluye un análisis detallado de los costos de contrastación, se
debe de calibrar todos los equipos de referencia, así como los gastos asociados con la
formación del personal.
Beneficios Económicos

Incremento de la vida útil: Cada determinado tiempo se debe de llevar a contrastar los
instrumentos de medida para poder obtener su incertidumbre y así poder asegurándonos de la
precisión y exactitud de estos.

Eficiencia operativa: Se debe de tener un termómetro correctamente contrastado para que

este cumpla las exigencias requeridas, en cualquier industria un mal dato podría ocasionar
consecuencias como resultados inexactos o un mayor desperdicio, viéndose reflejada en la
calidad de los productos y en la eficiencia de los servicios.

Análisis técnico

Instrumento adecuado: se debe de analizar el rango de medida que se desea de analizar,

sabiendo esto podemos hacer una correcta selección del tipo de termómetro.

Disponibilidad de Repuestos: Investigación sobre la disponibilidad local e internacional de

repuestos y componentes necesarios para el mantenimiento y contrastación.

Viabilidad Operativa

Recursos humanos: Se considera personal especializado en metrología para una correcta

contrastación del instrumento y se considera la necesidad de proporcionar capacitación
adicional

Normativas y Regulaciones: Un termómetro debe de tener un certificado de calibración a un

estándar nacional reconocido para la confiabilidad de sus mediciones “en la industria peruana
se exige a las empresas usuarias que los termómetros de indicación analógica estén calibrados
de manera acreditada para la confiabilidad de sus mediciones, esta calibración lo dan los
laboratorios acreditados por INACAL” (Espejo, 2002, p.14).
 3.6 Variables e indicadores de la investigación
Tabla 1

Operacionalización de las variables

Definición Definición Dimensio Indicado

Variables Escala
Conceptual Operacional nes res
La precisión del La precisión se Diferenci
medidor se refiere medirá calculando a absoluta
a la proximidad de la diferencia entre entre las
las lecturas del las lecturas del lecturas
medidor a los medidor y los del
valores reales de valores de medidor y
temperatura en un referencia los
rango conocidos. Se valores de
determinado. expresará como un referencia
porcentaje del error .
absoluto. Porcentaj
e de error
Precisión del en Ordina
Intrínseca
Medidor relación l
con el
rango de
temperatu
ra.
Consisten
cia en la
precisión
a lo largo
del rango
de
operación
.
Temperat
ura
El rango de
mínima
El rango de operación se
dentro de
operación se determinará
la cual el
refiere al intervalo experimentalmente
medidor
de temperaturas exponiendo el
proporcio
dentro del cual el medidor a
Rango de na Ordina
medidor de temperaturas Intrínseca
Operación medicion l
temperatura puede extremas y
es
proporcionar registrando si las
precisas.
mediciones lecturas
Temperat
precisas y permanecen dentro
ura
confiables. de un margen
máxima
aceptable de error.
dentro de
 la cual el
medidor
proporcio
na
medicion
es
precisas.
Estabilida
d de las
medicion
es a lo
largo de
todo el
rango.
La calibración se La calibración se Frecuenci
refiere al proceso llevará a cabo a de
de ajustar el periódicamente calibració
medidor de utilizando n (por
temperatura para estándares de ejemplo,
asegurar que sus temperatura mensual,
lecturas sean conocidos. Se anual).
precisas y ajustarán los Magnitud
concuerden con los parámetros del de ajuste
valores de medidor para necesario Ordina
Calibración Extrínseca
referencia minimizar durante la l
conocidos. cualquier calibració
desviación con n.
respecto a los Estabilida
valores de d de las
referencia. lecturas
después
de la
calibració
n.
Error de El error de El error de Intrínseca Calcular Ordina
Medición medición se refiere medición se el error l
a la discrepancia calculará restando absoluto
entre la lectura el valor real de la promedio.
proporcionada por temperatura del Porcentaj
el medidor de valor indicado por e de
temperatura y el el medidor. Se medicion
valor real de la expresará como un es dentro
temperatura. valor absoluto o un de un
porcentaje del margen
error. de error
aceptable.
Variabilid
ad del
error a lo
 largo del
rango de
operación
.

IV. MARCO TEORICO

4.2. Termómetro
Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma
cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una sustancia que tenga una
propiedad que cambie de manera regular con la temperatura.

Un termómetro de laboratorio tiene dos elementos importantes:

1) Un sensor que responde a los cambios de temperatura.

2) Algún medio para convertir esta respuesta en una señal que se puede leer. El sensor
suele ser un tipo de material semiconductor cuya resistencia eléctrica varía con la
temperatura.

4.2.1. Tipos de termómetros

Entre los principales tipos de termómetros tenemos:

Termómetros de vidrio o termómetros de líquido

Los termómetros de cristal líquido son un tipo de termómetros que funcionan con
cristales líquidos termocrómicos. Suelen estar formados por cristal líquido encapsulado
incrustado en una tira de plástico flexible y adhesiva. Esto permite que sean de menor peso,
tamaño y más seguros, haciéndolos más prácticos.

Figura 1. Termómetro de vidrio.

Termómetros de resistencia

Los termómetros de resistencia o termómetros a resistencia son transductores de

temperatura, los cuales se basan en la dependencia de la resistencia eléctrica de un material
con la temperatura, es decir, son capaces de transformar una variación de resistencia eléctrica
en una variación de temperatura.

Figura 2. Termómetro de resistencia.

Termopar o par térmico (termómetros de contacto)

Se trata de termómetros que miden la temperatura a partir de una resistencia eléctrica

que produce un voltaje el cual varía en función de la temperatura de conexión. Es un
termómetro de toma la temperatura de forma rápida y se suelen usar en laboratorios. Un
termopar o termocupla es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basadas en la
fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.

Figura 3. Termopar.

Pirómetros

Un pirómetro es un dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin

necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos
capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius.

Figura 4. Pirómetros.

Termistor

Es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura.

Algunos Termómetros hacen uso de circuitos integrados que contienen un termistor, como el
LM35.

Figura 5. Termistor.
Termómetros bimetálicos

Estos termómetros están formados por dos láminas de metales de distintos

coeficientes de dilatación. Cuando hay cambio de temperatura, uno de los dos metales se
curva antes que el otro y el movimiento se traduce en una aguja que a su vez marca en una
escala la temperatura. Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el
termohigrógrafo.VI.

Figura 6. Termómetros bimetálicos.

Termómetros digitales

Los termómetros digitales son aquellos que, valiéndose de dispositivos transductores,

utilizan un juego de circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones
de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador.

Figura 7. Termómetros digitales.

 La actividad que realizan los medidores de temperatura consiste en cuantificar
el calor de una sustancia homogénea, y por lo tanto es una unidad de medida para la energía
cinética media de sus moléculas. Para que dos objetos adapten la misma temperatura se
requiere un contacto térmico al objeto.

4.3 MATERIALES
Para la realización del presente trabajo utilizaremos una variedad de componentes
electrónicos. Entre los principales materiales tenemos:

4.3.1 Sensor de temperatura LM35

El LM35 es un circuito electrónico sensor que puede medir temperatura. Su salida es
analógica, es decir, te proporciona un voltaje proporcional a la temperatura. El sensor tiene un
rango desde −55°C a 150°C. Su popularidad se debe a la facilidad con la que se puede medir
la temperatura. Incluso no es necesario de un microprocesador o microcontrolador para medir
la temperatura. Dado que el sensor LM35 es analógico, basta con medir con un multímetro, el
voltaje a salida del sensor.

Figura 8. Sensor de temperatura LM35.

LM35 y sus características principales

Resolución: 10mV por cada grado centígrado.

Voltaje de alimentación. Por ejemplo, esté sensor se puede alimentar desde 4Vdc hasta
20Vdc.

Tipo de medición. Salida analógica.

Numero de pines: 3 pines, GND, VCC y VSalida.

No requiere calibración.

 Tiene una precisión de ±¼°C.

 Esta calibrado para medir °C.

Consumo de corriente: 60 μA

4.3.2 Amplificador operacional LM358

Tiene una amplia utilidad en diversos campos de la electrónica y es un circuito de
fácil implementación, en nuestro caso lo utilizamos para acoplar el sensor al resto del circuito
y amplifica el voltaje de salida del mismo, para que pueda ser visualizado con la ayuda del
LM3915.
El LM358 es utilizado en infinidad de aplicaciones. Usualmente se le ve como
acondicionador de señales provenientes de transductores o sensores, como micrófonos,
sondas de temperatura, etc.
Consiste en dos circuitos independientes que se encuentran dentro del encapsulado
que compensan la frecuencia del amplificador operacional y cada uno opera como
suplemento de poder que operan a diferentes rangos de voltaje, el drenaje es posible también
bajo las operaciones de fuerza independientemente de la magnitud del suministro de voltaje.

Figura 9. Amplificador operacional LM358.

4.3.3. Características
Acoplador de impedancia y Ganancia de frecuencia.
Posee una ganancia de 100dB.
Gran ancho de banda.
Voltaje de alimentación 3v – 32v DC.
Temperatura de 0°C – 70°C.

4.3.4 Circuito integrado LM3915

Se refiere a un circuito integrado que permite visualizar el nivel de un voltaje
analógico de entrada al compararlo con un valor de referencia, presentando una escala de 10
pasos con una proporción de 3 dB cada uno. Puede manejar tanto
dispositivos led como pantallas LCD.

Su funcionamiento se basa en 10 comparadores conectados a una serie de resistencias

con varios modos de trabajo, que lo hacen versátil. Las características de este integrado
LM3915, son similares a las del LM3914 de escala lineal (así que pueden utilizar cualquiera
de los dos circuitos). Existe también el LM3916 con una escala semilogarítmica
especialmente diseñado para ser usado en dispositivos similares al vúmetro. Estos tres
dispositivos comparten el mismo circuito interno formando la familia LM391X, variando
entre ellos la proporción de los pasos de comparación.

Este dispositivo trabaja con un voltaje de 3 a 25 voltios y de salida de 2 mA hasta 30

mA, cada pin tiene una función específica.

Principalmente este integrado se utiliza en la medición de niveles de potencia de

audio, ya que el oído tiene una respuesta logarítmica al nivel. De esta manera, el encendido
de cada led tendrá una relación directa con la sensación del nivel sonoro. Este integrado es de
aplicación para usos de audio como un vúmetro, aunque su escala y resolución no coinciden
con el vúmetro estándar.
Figura 10. Circuito integrado LM3915.

4.3.5 Condensador electrolítico

Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico
conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen
que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta
corriente y baja frecuencia.

Figura 11. Condensador electrolítico.

Para nuestro trabajo emplearemos un condensador electrolítico de 10uF/16v.

4.3.6 Diodo zener

El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado que se ha construido para
que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor Clarence Melvin
Zener.
Figura 12. Diodo zener.

Para nuestro trabajo emplearemos un diodo Zener de 5V/1W.

4.3.7 Resistencias de carbón

Hay muchos tipos de resistencias de ambos tipos fijas y variables. El tipo más
comúnmente usado en electrónica es la resistencia de carbón. Se fabrican en diferentes
tamaños físicos con límites de disipación de potencia, normalmente desde 1 vatio hacia abajo
hasta 1/8 vatio.

Figura 13. Resistencias de carbón.

Para nuestro trabajo emplearemos las siguientes resistencias:

- 1 Resistencia de 330Ω.

- 1 Resistencia de 1kΩ.

- 1 Resistencia de 3.6kΩ.

- 7 Resistencia de 470Ω.
4.4 Esquema eléctrico
Un circuito electrónico consiste en una estructura de placas formadas por materiales
semiconductores, materiales activos y pasivos, cuyo funcionamiento es crear un recorrido
completo por el cual pueda viajar la corriente. Depende del flujo de electrones para la
generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información. En aplicaciones
cotidianas, esta información puede consistir en una voz o música como en datos en un
ordenador.

Para ser un circuito, este camino debe comenzar y terminar en el mismo punto. En
otras palabras, un circuito debe formar un bucle. Un circuito electrónico y un circuito
eléctrico tienen la misma definición, pero los circuitos electrónicos tienden a ser circuitos de
bajo voltaje.

Todos los circuitos se pueden componer en tres elementos básicos:

Fuente de voltaje: es la que da la corriente al circuito electrónico. También se dicen

fuentes de alimentación.

Carga: es un dispositivo que consume energía eléctrica en forma de corriente y la

transforma en otras formas. Sin la carga, no tiene mucho sentido tener un circuito. En
circuitos complejos, la carga es una combinación de componentes, como resistencias,
condensadores, transistores, etc.

Trayectoria conductora: proporciona una ruta a través del cual fluye la corriente.
Esta ruta comienza en la fuente de voltaje, viaja a través de la carga y luego regresa a la
fuente de voltaje. Esta ruta debe formar un bucle desde el lado negativo de la fuente de
voltaje al lado positivo de la fuente de voltaje.
El patillaje del LM35 se muestra en la siguiente imagen. Los pines extremos son para alimentación,
mientras que el pin central proporciona la medición en una referencia de tensión, a razón de
10mV/ºC. Lo primero es ver cómo se conecta el LM35 con Arduino el esquema eléctrico que vamos
a seguir es el siguiente:

Figura 1. Conexión sensor de temperatura LM35 y Arduino.

EJEMPLO DE CÓDIGO

El código necesario para realizar la lectura es simple, quedando de la siguiente manera:

 Dos cosas a tener en cuenta son la utilización del monitor serie y de la función delay. El puerto
serie nos permite ver el resultado de una forma rápida a través del entorno de desarrollo de
Arduino. Se utiliza la función begin para iniciar la comunicación con el monitor serie y para escribir
cada línea utilizamos la función print. Una vez cargado el código en nuestra placa, puedes ver el
monitor serie si accedes a Herramientas/Monitor serie o con el atajo de teclaco Ctrl+Mayús+M.

Así pues, este código nos permite ver las lecturas en grados centígrados de nuestro LM35, dichas
lecturas son visibles en el monitor en serie, ahora bien, para mostrar estas lecturas en un Display
LCD de 16x2 caracteres basta con una pequeña configuración en el código como veremos en el
siguiente paso.

Los códigos se encuentran como imagen ilustrativa, pero de igual forma los dejare adjuntos al
final de este documento para que te sea más sencillo copiarlos.

Circuito del sensor de temperatura y la pantalla LCD

Figura 2. Medición de temperatura mediante LM35 y LCD 16x2 caracteres.

Para este ejemplo agregaremos lo que es un visualizador de textos LCD de 16x2 caracteres
para ello necesitaremos hacer uso de los pines (12, 11, 5, 4, 3,2) de nuestra placa arduino
 El código a utilizar es el siguiente:

Figura 2.1 Código para visualización de texto en LCD

Este código es básicamente la configuración que agregaremos al código que ya utilizamos

anteriormente así que lo que aremos para poder visualizar las temperaturas en nuestro LCD es
combinar ambos códigos en uno mismo, pero primero los cargaremos por separado para comprobar el
correcto funcionamiento de cada uno de los dispositivos.

Así pues nuestro LCD se mostrara de la siguiente manera:

Figura 2.2 Comprobando el funcionamiento de nuestro Lcd

Recordemos que este código solo sirve para comprobar las conexiones y funcionamiento de
nuestro LCD, por lo cual no registrara valores de temperatura.
 Medición de temperatura con LM35 y la pantalla LCD

Con las conexiones que ya tenemos para nuestro LCD y LM35 procedemos a combinar
ambos códigos, la configuración se quedaría de la siguiente manera:

Figura 3. Código para la lectura y visualización de temperatura con LM35 y LCD

Por ultimo podemos comprobar con la lectura en mili voltios lo cual en la imagen es de
747mV que la temperatura es la correcta recordando que 10mV equivalen a 1°C es decir 74.71°C x
10mV =

747.1 mv, por lo cual este dato concuerda correctamente.

 V. CARACTERISTICAS TECNICAS:
Todo prototipo que se utiliza con fines de medir la temperatura tiene ciertas características
técnicas que vale destacar cuando uno hace uso de ellas, por ejemplo, tenemos las siguientes:

- Principio de funcionamiento: Los medidores de temperatura funcionan mediante un sensor

que convierte la temperatura en una señal eléctrica. Esta señal eléctrica se amplifica y se

muestra en una escala graduada.

- Tipos de sensores: Los sensores de temperatura analógicos más comunes son los sensores de

resistencia, los termopares y los termistores.

- Rango de temperatura: El rango de temperatura de un medidor de temperatura analógico es el

intervalo de temperaturas que puede medir.

- Precisión: La precisión de un medidor de temperatura analógico es la diferencia entre la

temperatura real y la temperatura indicada por el medidor.

- Indicación analógica: La indicación analógica es la forma en que se muestra la temperatura en

un medidor de temperatura analógico. La indicación más común es una escala graduada con

una aguja indicadora.

- Condiciones ambientales: Los medidores de temperatura analógicos están diseñados para

funcionar en determinadas condiciones ambientales.

 VI. RESULTADOS

6.1. Cálculo de errores

En este apartado se realizará un estudio de los errores causados por distintos
componentes del diseño y como afectan a la precisión en la lectura final de temperatura.

6.2.1. Error en el acondicionamiento de la señal del LM35

El primer error a destacar es el del propio sensor de temperatura LM35, que como ya
se indicó es de ±0.5 ºC.

Los errores debidos a las imperfecciones del propio amplificador utilizado vendrán
provocados por la deriva de la tensión de offset con la temperatura y la tensión de modo
común. La tensión de offset a la entrada del amplificador tiene una deriva térmica de 0.03
µV/ºC, y que con una ganancia de valor 6, generan un error a la salida de:

Error (V Out Offset ) (

=±
0.03 μV
°C )
∗25 ° C ∗6=± 4.5 μV

También se producirá un error en el ajuste de la ganancia debido a la tolerancia de las

resistencias utilizadas para ello. Ambas resistencias se han seleccionado con una tolerancia de
±0.1%. El mayor error en la ganancia se dará cuando el valor de una de las resistencias sea su
valor nominal +0.1% y el de la otra sea su valor nominal -0.1%:

Error (G )=6− 1+ ( 5 KΩ∗(1 ± 0.001)

)
1 KΩ∗( 1 ± 0.001 )
=± 0.009

Para la mayor señal de entrada, 500 mV, la tensión de error a la salida para este error
en la ganancia será:

Error=500 mV ∗± 0.009=± 4.50 mV

El error total en tensión en la adquisición de la señal del LM35 será la suma de todos
los anteriores: ±4.5 mV. Si se mide un rango de 50 ºC en un intervalo de tensiones de 0 V a 3
V, cada grado equivale a 60 mV. Así este error de ±4.5 mV equivale a una temperatura de
±0.075ºC. Este error, unido al error del propio integrado LM35, dará un error total de ±0.575
ºC.

6.2.2. Errores en la generación de la tensión Vref

 El primer error que tendrá influencia en la tensión de referencia, será el error de la
propia referencia de tensión de 3 V. Como se ha indicado anteriormente tiene un error de
±0.001 V. Este error a través del divisor de tensión se traducirá en:

Error(Ref .tensión) = ( 25.5 25.5

KΩ+187 KΩ )
KΩ
∗± 0.001 V =± 120 μV

Otro error esperado vendrá provocado por las tolerancias de las resistencias. Las que
se han seleccionado para este diseño tienen una tolerancia de ±0.1%. Los valores de las
resistencias que más error generarán serán los opuestos, es decir, para una de ellas será su
valor nominal +0.1% y para la otra será su valor nominal -0.1%. Así el error final será:

Error(Total )=360 mV −
R ( 25.5 KΩ∗(1+ 0.001)
25.5 KΩ∗(1+0.001)+ 187 KΩ∗(1+0.001)
∗3V =± 634 μV)
Por último, los errores derivados de las imperfecciones del amplificador operacional
utilizado como buffer. Por un lado, la tensión de offset de salida, que con ganancia de valor 1
y una deriva con la temperatura de la misma de ±0.6 µV/ºC, genera un error de:

Error(V Out Offset

=(± 0.6 μV /° C∗25° C)=±15 μV
)

El error en tensión total debido a la generación de la tensión de referencia Vref será la

suma de los tres anteriores: ±769 µV.

6.2. Resultados de la medición de temperatura

Una vez diseñado el termómetro es momento de estudiar si las mediciones de
temperatura que realiza están dentro del rango esperable, teniendo en cuento los errores
calculados en el apartado anterior. A continuación, se muestra un resumen de los errores
calculados:

Error convertidor analógico/digital: ±1.523 ºC

Error acondicionamiento LM35: ±0.575 ºC

El error total del termómetro será de ±2.098 ºC.

VII. CONCLUSIONES
 Se logró la construcción del prototipo de sensor de temperatura haciendo uso de un sensor
termoeléctrico.
 El sensor termoeléctrico que se eligió fue el sensor de temperatura LM35.
 Se mostró mediante una pantalla las temperaturas registradas.
 Se realizó los cálculos teóricos sobre el marguen de error del prototipo y los valores
obtenidos, se compararon con un termómetro comercial para la verificación de los datos.
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Alberto, L. G. C. (2019). Termómetro digital [instituto politécnico nacional].

https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/28142/Term%C3%B3metro

%20Digital.pdf?sequence=1&isAllowed=y

BOSCH-ROIG, I. [et.al.] (2014) [2ª ed] Teoría de circuitos.Teoría y problemas Valencia:

Universitat Politècnica de València

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/70631/TOC_0425_06_02.pdf

Arlex, L. (2019). Control de temperatura con LM3914. Electrónica Main.

https://electronicamain.com/control-de-temperatura-con-lm3914/

Ebmkt, P. (2022, 24 enero). Circuito electrónico: tipos y características. Electronic Board.

Recuperado 23 de enero de 2023, de https://www.electronicboard.es/circuito-

electronico-tipos-caracteristicas/

Gil, R. (2022, 4 abril). Los circuitos eléctricos | Revista Española de Electrónica. Revista

Española de Electrónica | Todas las noticias de electrónica actualizadas a diario.

https://www.redeweb.com/actualidad/los-circuitos-electricos/

Marmolejo, R. (2019). LM35 - El sensor de temperatura más popular- HeTPro-Tutoriales.

HETPRO https://hetpro-store.com/TUTORIALES/lm35/

Olivar Ruiz, M. (2015). Termómetro digital [UNIVERSIDAD DE VALLADOLID].

https://uvadoc.uva.es/bitstream/handle/10324/13320/TFG-P-274.pdf?

sequence=1&isAllowed=y

Perfil, V. (2018). Medidor de temperatura con indicador visual. Electronicaivanespinoza.com.

Recuperado el 18 de diciembre de 2022, de

 http://www.electronicaivanespinoza.com/2018/03/medidor-de-temperatura-con-

indicador.html

Leyva, C. (2019). Termómetro digital. Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa.

https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/28142/Term%C3%B3metro%20Digital.pdf?

sequence=1&isAllowed=y
VIII. ANEXOS