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LM35 - SENSOR DE TEMPERATURA DE PRECISIN
1. DESCRIPCIN GENERAL
La serie LM35 son sensores de temperatura de alta precisin, cuya tensin de salidaes linealmente proporcional a la temperatura Celsius (centgrados). El LM35 tienepues una ventaja sobre los sensores lineales de temperatura calibrados en gradosKelvin, mientras que el usuario no est obligado a restar una gran tensinconstante desde su salida para obtener una conveniente escala en Centgrados.
El LM35 no requiere ninguna calibracin o recorte para proporcionar una precisintpica de 1/4 C a temperatura ambiente y de 3/4 C durante un rango detemperatura de -55 a +150 C.
El LM35 tiene una baja impedancia de salida, salida lineal y precisa calibracininherente que permite hacer interfaz con circuitos de control o de lectura,especialmente fciles. Ello puede utilizarse con una sola fuente de alimentacin, ocon ms y menos alimentaciones. As consume slo 60 A de su alimentacin,tiene un muy bajo auto calentamiento, a menos de 0,1 C en el aire inmvil.
El LM35 est diseado para funcionar en un rango de temperatura de -55 a +150C, mientras que el LM35C est hecho para un rango de -40 a 110 C (-10 conmayor exactitud). La serie LM35 est disponible en encapsulados hermticos depaquetes de transistores A-46, mientras que el LM35C, LM35CA, LM35D estntambin disponibles en paquetes plsticos de transistores A-92. El LM35D tambinest disponible en un pequeo esquema de montaje de superficie de 8 patillas y unpaquete de de plstico A-220.
2. CARACTERISTICAS
Calibrado directamente en Celsius (centgrados).
Factor de escala lineal +10,0 mV/ C.
0,5 C de exactitud (a +25 C).
Diseados para un rango de -55 a +150 C.
Apto para aplicaciones remotas.
Bajo costo, debido a nivel de wafer de recorte.
Opera desde 4 a 30 voltios.
Baja corriente de alimentacin (60 A).
Bajo calentamiento espontneo, 0,08 C en aire inmvil.
No linealidad para 1/4 C tpico.
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Baja impedancia de salida, 0,1 W para 1 mA de carga.
A continuacin se muestran las conexiones tpicas del sensor LM35:
Figura 1. Diagramas de conexiones del sensor LM35
El sensor se encuentra disponible en diferentes encapsulados pero el ms comn eselTO-92, una cpsula comnmente utilizada por los transistores de baja potencia,como el BC548 o el 2N2904.
Figura 2. Encapsulado TO-46
http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=TO-92&action=edithttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php/Transistorhttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=BC548&action=edithttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=2N2904&action=edithttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=TO-92&action=edithttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php/Transistorhttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=BC548&action=edithttp://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=2N2904&action=edit -
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Figura 3. Encapsulado TO-92
Figura 4. Encapsulado SO-8
Figura 5. Encapsulado TO-220
En la figura 6 se puede observar un diagrama de las caractersticas tpicas derendimiento de la serie LM35.
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Figura 6. Caractersticas de rendimiento3. CIRCUITO PARA ACOPLE DEL SENSOR LM35
Figura 7. Circuito de acople del sensor LM35DZ
En el circuito anterior se puede observar que a la salida del sensor de temperaturaLM35DZ (Vo1) se conecta un circuito seguidor de voltaje (el seguidor de voltaje selo utiliza cuando es necesario amplificar una seal de un circuito de alta impedanciay no se quiere tomar corriente de la seal), as mismo a la salida de este seguidorde voltaje (Vo2) va una etapa de amplificacin (amplificador no inversor), cuyovoltaje de salida esta dado por:
2*1.5
13 VoK
troPotenciomeVo
+=
en donde la ganancia de voltaje del mismo esta dada por
+=
K
troPotenciomeGanancia1.5
1
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Para regular la el voltaje requerido y deseado, se hace uso del potencimetro.
4. FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR LM35 CON PIC BASIC
En este apartado se va a desarrollar un termmetro digital en base al sensorLM35DZ, 1 microcontrolador PIC16F877A, 1 LCD y haciendo uso del lenguaje deprogramacin PIC BASIC.
El termmetro digital ser desarrollado de acuerdo al siguiente diagrama a bloques:
Figura 8. Diagrama de bloques para el funcionamiento del sensor LM35DZ
El sensor que se utilizar ser el LM35DZ modelo TO-92, el cual es un sensor detemperatura con buena precisin en escala Celsius. ste dispositivo transforma latemperatura del ambiente en voltaje, del orden de mV. El LM35DZ entrega a lasalida una resolucin de 10mV por cada grado centgrado. Emplendolo solo sinninguna configuracin en especial, el dispositivo presenta un rango de medicin de1 a 150C.
La etapa de conversin y la interpretacin se llevar a cabo mediante elmicrocontrolador PIC16F877A y claro esta haciendo uso del lenguaje deprogramacin PIC BASIC; por ltimo contamos con la etapa de visualizacin para lacual se emplear un display de cristal lquido (LCD) de 2 lneas por 16 caracteres,en donde se presentaran el valor de la conversin, as como la temperatura actualdel sensor. En la figura 9 se puede observar el circuito resultante a partir deldiagrama de bloques.
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B
10K
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-4
RA4/T0CKI6
RA5/AN4/SS7
RE0/AN5/RD8
RE1/AN6/WR9
RE2/AN7/CS10
OSC1/CLKIN13
OSC2/CLKOUT14
RC1/T1OSI/CCP216
RC2/CCP117
RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019
RD1/PSP120
RB7/PGD40
RB6/PGC39
RB538
RB437
RB3/PGM36
RB235
RB134
RB0/INT33
RD7/PSP730
RD6/PSP629
RD5/PSP528
RD4/PSP427
RD3/PSP322
RD2/PSP221
RC7/RX/DT26
RC6/TX/CK25
RC5/SDO24
RC4/SDI/SDA23
RA3/AN3/VREF+5
RC0/T1OSO/T1CKI15
MCLR/Vpp/THV1
U1
PIC16F877
22pF
4Mhz
22pF
1K
C?
10uF
114.0
3
1
VOUT2
U3
LM35C110uF
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9
D1
8
D0
7
E
6
RW
5
RS
4
VSS
1
VDD
2
VEE
3
LCD1LM016L
3
21
8
4
U4:A
LM358N
5
67
8
4
U4:B
LM358N
U1(RA0/AN0)V=2.23457
R110k
R2
9.5k
Figura 9. Diseo del circuito para el funcionamiento del sensor LM35
El pic 16F877A cuenta con pines que pueden utilizarse para la conversin A/D, estospines corresponden a los del puerto A (A0, A1,A2, A3, A4, A5, A6 y A7) y los delpuerto E (E0, E1 y E2), que son capaces de detectar el nivel de voltaje que ingresana ellos, por ejemplo: si utilizamos un conversor A/D de 8 bits, quiere decir que entrelos voltajes de referencias, digamos que Vref-= 0V y Vref+=5V, los 5 V los dividiren 255 segmentos, (19,6 mlV.), entonces si a la entrada del pin A/D ingresan 19,6
mlV, el registro ADCIN nos entregar un valor de 1, y as tenemos que para:0V ADCIN =0
2,49V ADCIN= 127
5V ADCIN= 255
En definitiva nos dice que voltaje est entrando por un pin pero en valores de unavariable de 255. Para poner en funcionamiento los conversores A/D, debemoscambiar unos bits del registro ADCON1, ver tabla1., en donde se debe configurarcual es el canal o los canales que deseamos utilizar, as como tambin cuales sonlos voltajes de referencia. En nuestro caso utilizaremos ADCON1=%00001110, quesignifica que slo vamos a utilizar el canal 0 (A.0) con voltajes de referenciaspositivo y negativos, los mismos que utiliza el PIC para su alimentacin, es decir eneste caso 0 y 5V.
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Tabla 1.Tabla de configuracin para el registro ADCON1 del PIC16F877A,noten que ADCON1=7 corresponde a PCFG =011x, por lo tanto convierteen pines digitales todos los pines del puerto A y puerto E.
ADCIN Channel , Var
Lee el conversor analgico del micro y guarda el resultado en el Var. Mientras que
los registros del ADC se pueden alcanzar directamente, ADCIN hace el proceso unpoco ms fcil.
Antes de que ADCIN pueda ser utilizado, el registro de TRIS se debe fijar comoentradas. ADCON1 tambin necesita ser asignado como entradas de informacinanalgicas y en algunos casos para fijar el formato del resultado y la fuente delreloj. Vea las hojas de datos del microchip para ms informacin sobre estosregistros y cmo fijarlos para el dispositivo especfico.
Dependiendo del dispositivo, puede tener 8 , 10 o 12-bit ADC. El bit alto de ADCON1controla si el resultado est a la izquierda o a la derecha. En la mayora de loscasos, los resultados 8-bit se deben dejar alineados (ADCON1.7 = 0) y 10 y losresultados 12-bit justificados a la derecha (ADCON1.7 = 1).
Varios DEFINEs pueden tambin ser utilizados. Los valores por defecto semuestran abajo:
DEFINE ADC_BITS 8 ' Fije el nmero de BITS en el resultado (8, 10 o 12)
DEFINE ADC_CLOCK 3 ' Fije el CLOCK (RC = 3)
DEFINE ADC_SAMPLEUS 50 ' Fije el tiempo de muestreo en microsegundos
ADC_SAMPLEUS es el nmero de microsegundos que el programa espera entre fijarel canal y comenzar la conversin analgica/digital.
TRISA = 255 ' Fije PORTA todas entradas
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ADCON1 = 0 ' PORTA es analgico
ADCIN 0, B0 ' Lea el canal 0 y guarda el valor en B0
Para la amplificacin del voltaje de salida del sensor LM35DZ, hay que tomar en
cuenta la siguiente consideracin: el sensor entrega a la salida una resolucin de10mV por cada grado centgrado y que la instruccin ADCIN tiene una resolucin de19.6 mV para un conversor de 8 bits, lo que se requiere entonces es que, por cadagrado centgrado haya una salida de 19.6 mV, esto se logra mediante unaamplificacin con una ganancia de 1.96 (variando el potencimetro de 10 K), talcomo se observa en la figura 9, y as tenemos que para:
0 C 0V ADCIN =0
150 C 2,94V ADCIN= 150
255 C 5V ADCIN= 255
Otro cambio importante es que los pines que controlan al LCD, no pueden ser lospredefinidos por PIC BASIC PRO, por lo tanto debemos cambiarlos de posicinutilizando DEFINE, en este caso se utiliza los pines del puerto B.
EJEMPLO1: Realizar un programa en PIC BASIC que permita receptar el valor de latemperatura del sensor LM35DZ. Mostrar en un LCD el valor de la conversin y latemperatura actual medida por el sensor. Utilizar el circuito de la figura 9 comoreferencia.
PROGRAMA EJEMPLO DE USO DEL SENSOR DE TEMPERATURA LM35DZ CON UN MICROCONTROLADOR16F877A. LA MEDICIN EFECTUADA POR EL SENSOR SE VISUALIZA EN UNA PANTALLA DE UN LCD. ELTERMINAL DE SALIDA DEL SENSOR DESPUES DE LA ETAPA DE ACOPLAMIENTO SE CONECTA AL PINPORTA.0 DEL MICROCONTROLADOR
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CONFIGURACIN DEL LCD
DEFINE LCD_DREG PORTB DEFINE PINES DEL LCD B4 A B7
DEFINE LCD_DBIT 4 EMPEZANDO DESDE EL PUERTO B4 HASTA B7
DEFINE LCD_RSREG PORTB DEFINE EL PUERTO B PATA CONECTAR EL BIT RS
DEFINE LCD_RSBIT 3 ESTE ES EL PUERTO B3
DEFINE LCD_EREG PORTB DEFINE EL PUERTO B PATA CONECTAR EL BIT ENABLE
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DEFINE LCD_EBIT 2 ESTE ES EL PUERTO B2
CONFIGURACIN DEL CONVERSOR A/D DEL MICROCONTROLDAOR
DEFINE ADC_BITS 8 FIJA EL NMERO DE BITS CON LOS QUE SE VA A TRABAJAR 8 BITS
DEFINE ADC_CLOCK 3 FIJA EL RELOJ RC=3
DEFINE ADC_SAMPLEUS 50 FIJA EL TIEMPO DE MUESTREO
ENTRE FIJAR EL CANAL Y COMENZAR LA CONVERSIN A/D EN UNTIEMPO DE 50 US
TRISA=%1 EL BIT A.0 ES ENTRADA
ADCON1=%00001110 EL BIT A.0 ES CONVERSOR
DEFINICIN DE VARIABLES A UTILIZAR
DATOS VARBYTE DATOS DE TAMAO DE 256
SIM_GRADO CON 223 CONSTANTE 223 QUE REPRESENTA EL SIMBOLO DE GRADO
TEMPERATURA VAR BYTE GUARDA LA TEMPERATURA ACTUAL DEL SENSOR
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PROGRAMA PRINCIPAL
INICIO:
GOSUB MEDIR LLAMADA A LA SUBRUTINA MEDIR QUE LEE LA ENTRADA DEL PIN A0
GOSUB MOSTRAR LLAMADA A LA SUBRUTINA MOSTRAR, QUE VISUALIZA ELVALOR DE LA
TEMPERATURA EN EL LCD
GOTO INICIO
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DEFINIICN DE LA SUBRUTINAS
MEDIR:
ADCIN 0,DATOS LEER EL CANAL 0 Y GUARDA LOS DATOS OBTENIDOS EN LA
VARIABLE DATOS
TEMPERATURA= DATOS
RETURN
MOSTRAR DESPLIEGA EN EL LCD EL VALOR LA CONVERSION Y LA TEMPERATURA
MOSTRAR:
LCDOUT $FE,1,"CONVERSION: ",DEC3 DATOS
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LIMPIE EL VISOR DEL LCD Y SAQUE LA FRASE CONVERSION: " EN LA PRIMERA LNEA DEL LCDJUNTO CON EL VALOR DE LA VARIABLE DATOS
LCDOUT $FE,$C0,"TEMPERATURA:",DEC3 TEMPERATURA, SIM_GRADO, "C"
MUESTRE LA FRASE TEMPERATURA: EN LA LINEA 2 DEL LCD, JUNTO CON EL VALOR DE LAVARIABLE
TEMPERATURA SEGUIDO DEL SIMBOLO DE GRADO Y DE LA LETRA C
PAUSE 100 PAUSA DE 100 MILISEGUNDOS
RETURN
EJEMPLO2: Realizar un programa en PIC BASIC que permita obtener el valor de latemperatura del sensor LM35DZ. Realizar una comunicacin inalmbrica usandodos mdulos XBEE. En el circuito transmisor se debe conectar el sensor LM35DZ yenviar en forma serial el valor de la conversin y la temperatura actual medida porel sensor. En el circuito receptor se debe leer serialmente la informacin enviadapor el transmisor y mostrar en un LCD. Utilizar los esquemas de las figura 10 y 11como referencia.
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Figura 10. Circuito transmisor para el manejo del sensor LM35DZ
PROGRAMA PARA EL CIRCUITO TRANSMISOR
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INCLUDE"modedefs.bas" PARA EL MODO DE COMUNICACIN SERIAL
CONFIGURACIN DEL CONVERSOR A/D DEL MICROCONTROLDAOR
DEFINE ADC_BITS 8 FIJA EL NMERO DE BITS CON LOS QUE SE VA A TRABAJAR 8 BITS
DEFINE ADC_CLOCK 3 FIJA EL RELOJ RC=3
DEFINE ADC_SAMPLEUS 50 FIJA EL TIEMPO DE MUESTREO
ENTRE FIJAR EL CANAL Y COMENZAR LA CONVERSIN A/D EN UNTIEMPO DE 50 US
TRISA=%1 EL BIT A.0 ES ENTRADA
ADCON1=%00001110 EL BIT A.0 ES CONVERSOR
DEFINICIN DE VARIABLES A UTILIZAR
DATOS VARBYTE DATOS DE TAMAO DE 256
TEMPERATURA VAR BYTE GUARDA LA TEMPERATURA ACTUAL DEL SENSOR
VELOCIDAD CON 396 VELOCIDAD DE TRANSMISIN EN BAUDIOS DE 2400
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PROGRAMA PRINCIPAL
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INICIO:
GOSUB MEDIR LLAMADA A LA SUBRUTINA MEDIR QUE LEE LA ENTRADA DEL PIN A0
GOSUB TRANSMITIR ENVIAR EL VALOR DE LA TEMPERATURA EN FORMA SERIAL ALMODULO XBEE
PAUSE 200 REPETIR CADA 200 MILISEGUNDOS
GOTO INICIO
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DEFINIICN DE LA SUBRUTINAS
MEDIR:
ADCIN 0,DATOS LEER EL CANAL 0 Y GUARDA LOS DATOS OBTENIDOS EN LA
VARIABLE DATOS
TEMPERATURA= DATOS
RETURN
TRANSMITIR ENVIA EN FORMA SERIAL EL VALOR DE LA CONVERSION Y LA TEMPERATURA AL MODULOXBEE
TRANSMITIR:
SEROUT2 PORTC.6, VELLOCIDAD,[DEC3 DATOS, DEC3 TEMPERATURA]
RETURN
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Figura 12. Circuito receptor para la visualizacin del valor de la conversin y latemperatura medida por el sensor LM35DZ y enviada por el circuito transmisor
PROGRAMA PARA EL CIRCUITO RECEPTOR
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INCLUDE"modedefs.bas" PARA EL MODO DE COMUNICACIN SERIAL
DEFINICIN DE VARIABLES Y CONSTANTES A UTILIZAR
DEFINE LCD_DREG PORTB DEFINE PINES DEL LCD B4 A B7
DEFINE LCD_DBIT 4 EMPEZANDO DESDE EL PUERTO B4 HASTA B7
DEFINE LCD_RSREG PORTB DEFINE EL PUERTO B PATA CONECTAR EL BIT RS
DEFINE LCD_RSBIT 3 ESTE ES EL PUERTO B3
DEFINE LCD_EREG PORTB DEFINE EL PUERTO B PATA CONECTAR EL BIT ENABLE
DEFINE LCD_EBIT 2 ESTE ES EL PUERTO B2
TIEMPO_ESPERA CON 2000 CONTINE SI NO SE RECIBE UN CARCTER DENTRODE 2000 US
VELOCIDAD CON 396 VELOCIDAD DE TRANSMISIN EN BAUDIOS DE 2400
SIM_GRADO CON 223 CONSTANTE 223 QUE REPRESENTA EL SIMBOLO DE GRADO
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DATO1 VAR WORD GUARDA EL VALOR DE LA CONVERSION
DATO2 VAR WORD GUARDA EL VALOR DE LA TEMPERATURA MEDIDA
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PROGRAMA PRINCIPAL
MAIN:
GOSUB RECIBIR RECIBIR LOS DATOS EN FORMA SERIAL
GOSUB MOSTRAR MOSTRAR EN EL LCD
PAUSE 200 REPETIR CADA 200 MILISEGUNDOS
GOTO MAIN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DEFINIICN DE LA SUBRUTINAS
RECIBIR:
SERIN2 PORTC.7, VELOCIDAD, TIEMPO_ESPERA, NODATO, [DEC3 DATO1, DEC3 DATO2]
NODATO:
RETURN
MOSTRAR DESPLIEGA EN EL LCD EL VALOR LA CONVERSION Y LA TEMPERATURA
MOSTRAR:
LCDOUT $FE,1,"CONVERSION: ",DEC3 DATO1
LIMPIE EL VISOR DEL LCD Y SAQUE LA FRASE CONVERSION: " EN LA PRIMERA LNEA DEL LCDJUNTO CON EL VALOR DE LA VARIABLE DATO1
LCDOUT $FE,$C0,"TEMPERATURA:",DEC3 DATO2, SIM_GRADO, "C"
MUESTRE LA FRASE TEMPERATURA: EN LA LINEA 2 DEL LCD, JUNTO CON EL VALOR DE LAVARIABLE
DATO2 SEGUIDO DEL SIMBOLO DE GRADO Y DE LA LETRA C
PAUSE 100 PAUSA DE 100 MILISEGUNDOS
RETURN
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EJEMPLOS EN EL INTERNET CON MICROCONTROLADORES
A continuacin se colocan algunos link donde se pueden apreciar algunos ejemplosen el que utilizan el sensor LM35.
http://mx.geocities.com/swastica83/index.html
http://qubits.wordpress.com/2008/07/10/control-de-temperatura-con-sensor-
lm35dz/
http://www.x-robotics.com/sensores.htm
http://encaminandoc.blogspot.com/2009/01/sensando-temperatura-con-lm35dz.html
http://todopic.mforos.com/46840/4683700-ejemplitos-16f876a-indice-de-contenidos/
http://todopic.mforos.com/58527/3863991-termometro-digital/
http://todopic.mforos.com/46840/4676675-ejemplito-16f876a-temperatura-y-luminosidad-con-un-lm35a-y-una-ldr-conv-ad/
http://mx.geocities.com/swastica83/index.htmlhttp://qubits.wordpress.com/2008/07/10/control-de-temperatura-con-sensor-lm35dz/http://qubits.wordpress.com/2008/07/10/control-de-temperatura-con-sensor-lm35dz/http://www.x-robotics.com/sensores.htmhttp://encaminandoc.blogspot.com/2009/01/sensando-temperatura-con-lm35dz.htmlhttp://encaminandoc.blogspot.com/2009/01/sensando-temperatura-con-lm35dz.htmlhttp://todopic.mforos.com/46840/4683700-ejemplitos-16f876a-indice-de-contenidos/http://todopic.mforos.com/46840/4683700-ejemplitos-16f876a-indice-de-contenidos/http://todopic.mforos.com/58527/3863991-termometro-digital/http://todopic.mforos.com/46840/4676675-ejemplito-16f876a-temperatura-y-luminosidad-con-un-lm35a-y-una-ldr-conv-ad/http://todopic.mforos.com/46840/4676675-ejemplito-16f876a-temperatura-y-luminosidad-con-un-lm35a-y-una-ldr-conv-ad/http://mx.geocities.com/swastica83/index.htmlhttp://qubits.wordpress.com/2008/07/10/control-de-temperatura-con-sensor-lm35dz/http://qubits.wordpress.com/2008/07/10/control-de-temperatura-con-sensor-lm35dz/http://www.x-robotics.com/sensores.htmhttp://encaminandoc.blogspot.com/2009/01/sensando-temperatura-con-lm35dz.htmlhttp://encaminandoc.blogspot.com/2009/01/sensando-temperatura-con-lm35dz.htmlhttp://todopic.mforos.com/46840/4683700-ejemplitos-16f876a-indice-de-contenidos/http://todopic.mforos.com/46840/4683700-ejemplitos-16f876a-indice-de-contenidos/http://todopic.mforos.com/58527/3863991-termometro-digital/http://todopic.mforos.com/46840/4676675-ejemplito-16f876a-temperatura-y-luminosidad-con-un-lm35a-y-una-ldr-conv-ad/http://todopic.mforos.com/46840/4676675-ejemplito-16f876a-temperatura-y-luminosidad-con-un-lm35a-y-una-ldr-conv-ad/