No artigo anterior, falamos sobre a taxa de amostragem do conversor AD o que nos ajudou a entender sobre esse periférico no Arduino UNO. Nesse artigo vamos explorar o sensor de temperatura interno do ATmega328P, que também está agregado ao conversor A/D.

O sensor é um diodo que produz uma tensão proporcional a temperatura interna do microcontrolador. No ATmega328P este sensor está ligado ao canal 8 (ADC8) do conversor. O sensor possui uma relação linear entre tensão e temperatura, porém a tensão de saída do sensor varia de um chip para outro, devido ao seu processo de fabricação.

A temperatura interna do microcontrolador aumenta durante o seu funcionamento e, por exemplo, se um pino é usado para acionar um LED, a temperatura irá aumentar mais.

A temperatura interna pode ser monitorada para verificar se não há problema no sistema. Por exemplo, se a temperatura durante o funcionamento normal acresce por volta de 5°C e no momento ela atingiu 20°C a mais, isso indica um problema no sistema.

A faixa de temperatura de operação do Atmega328 vai de -40°C a 85°C, conforme exibido em sua folha de dados.

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Esse sensor não pode ser utilizado para medir a temperatura ambiente, porém ao ligar o microcontrolador, quando o mesmo estiver desligado por um bom tempo, a temperatura lida será bem próxima da temperatura ambiente.

Abaixo são exibidos os valores típicos de temperatura versus tensão, porem para cada chip, a tensão pode variar:

A sensibilidade é de aproximadamente 1 mV/°C e precisão do valor medido é de +/- 10°C. Essa precisão pode ser melhorada para aproximadamente 2°C se o ganho e offset forem medidos e usados na equação de temperatura. Isso pode ser feito conforme sugerido no application note: AVR122 – Calibration of AVR’s internal temperature reference, com a seguinte equação:

O valor de ganho e offset são diferentes para tipos de microcontroladores. Conforme sugerido pelo tutorial no site no site Arduino Playground – InternalTemperatureSensor, a equação para o ATmega328P é:

temperatura = (ADC – 324.31) / 1.22

Sketch para teste

Primeiramente vamos entender o que será necessário configurar nos registradores do ADC. Conforme explicado na folha de dados do ATmega328P, para utilizar o sensor de tensão é necessário escolher o canal ADC8 e selecionar a tensão de referência interna de 1,1V.

Para selecionar a tensão de referência interna é necessário configurar o registrador ADMUX, os bits 7:6 – REFS1:RFS0,  conforme a tabela a seguir:

Como pode-se observar na tabela deve-se colocar nível lógico 1 nesses dois bits para selecionar a referência de tensão interna.

Agora vamos selecionar o canal 8(ADC8), este canal não é selecionado através da função do arduino, devemos configurar no ADMUX os bits 3:0 – MUX3:0, conforme tabela abaixo:

Dessa forma vamos criar uma função para configuração e leitura do sensor conforme sketch a seguir:

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("Sensor de temperatura interna"));
}

void loop()
{
  // exibe a temperatura em °C
  Serial.println(GetTemp(),1);
  delay(1000);
}

double GetTemp(void)
{
  unsigned int valorADC;
  double temperatura;

  ADMUX = (_BV(REFS1) | _BV(REFS0) | _BV(MUX3)); //seleciona tensão interna de 1,1 V e canal 8
  ADCSRA |= _BV(ADEN);  // habilita o conversor AD

  delay(20);            // aguarda estabilização da tensão

  ADCSRA |= _BV(ADSC);  // inicia a conversão

  //aguarda o fim da conversão
  while (bit_is_set(ADCSRA,ADSC));

  // le o valor da conversão 
  valorADC = ADCW;

  // calcula o valor da temperatura 
 temperatura = (valorADC - 324.31 ) / 1.22;

  // retorna o valor da temperatura em °C
  return (temperatura);
}

A figura a seguir exibe os valores lidos de temperatura:

Saiba mais

Arduino – Primeiros Passos

Arduino UNO

Arduino – Entradas/Saídas digitais

Referências

Arduino Playground – InternalTemperatureSensor

AVR122 – Calibration of AVR’s internal temperature reference