Solución:
TMP36 es específicamente un sensor de temperatura, no un transistor NPN como el 2N2222. Es posible que los confunda porque ambos pueden venir en un paquete TO-92. Es posible observar las diversas propiedades del transistor 2N2222 y correlacionarlo con la temperatura (consulte las otras respuestas en esta página), pero eso no parece práctico para su aplicación.
Tendrás que encontrar una alternativa adecuada sensor de temperatura que “proporcionan una salida de voltaje que es linealmente proporcional a la temperatura Celsius” con una salida similar a la del TMP36 o pruebe un enfoque diferente.
Si conecta el transistor como un diodo y lo polariza con una corriente razonable, tal vez un par de cientos de uA, puede leer el voltaje. Requerirá calibración (digamos a temperatura ambiente y 0 ° C en una suspensión de agua helada.
La sensibilidad será de aproximadamente -2 mV / K, por lo que con un ADC de resolución de 5 mV tendrá una resolución de 2.5 grados C, no excelente.
Si lo conecta como un multiplicador Vbe, digamos con 5: 1, y promedia muchas mediciones, es posible que pueda obtener una resolución utilizable de aproximadamente 0.5 ° C. O simplemente use un amplificador operacional.
Editar: Aquí hay un resultado de simulación utilizado como un multiplicador Vbe simple.
0 ° C 3,591 V
25 ° C 3,328 V
50 ° C 3.057V
75 ° C 2.781V
100 ° C 2.500V
La corriente cae a medida que aumenta el voltaje (debido al uso de una resistencia simple como fuente de corriente), por lo que la linealidad no es excelente = promedio de 11.2mV / K a 0..25 ° C y promedio de 10.5mV / K a 75. .100 ° C, pero para excursiones estrechas alrededor de la temperatura ambiente debería estar bien, o puede corregirse digitalmente. Con un ADC de 10 bits y Vref de 5 V, la resolución es de aproximadamente 0,5 ° C, lo que es adecuado para muchos propósitos.
Existen mucho mejores formas de medir la temperatura con un transistor, sin embargo, la complejidad aumenta. El uso de transistores combinados o corrientes múltiples (2 o 3) con un solo transistor permite la cancelación de muchos de los parámetros del transistor que varían de una unidad a otra, así como la resistencia de la conexión. Desafortunadamente, la sensibilidad se reduce al menos en un orden de magnitud, por lo que se requieren mejores circuitos analógicos.
Edición / Epílogo: –
Probé esto con un solo BJT conectado por diodo (base conectada al colector) con una resistencia de 10K al riel regulado (y sin usar) de 3.3V en un Arduino Nano. La referencia se estableció en 1,1 V nominal como lo sugirió @EdgarBonet, sumó 100 lecturas secuenciales.
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Se calibró el voltaje agregando un multiplicador para que la lectura fuera precisa en mV en comparación con un multímetro digital de mano de 3,5 dígitos.
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Escribió la ecuación para la temperatura basada en la temperatura ambiente actual y el mV, con una estimación de -2.0mV / K para el coeficiente de temperatura Vbe.
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Lo probé a 0 ° C y 45 ° C contra un termopar de cuentas tipo K.
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Ajustó el 2.0 a 2.2 para reducir el error en las temperaturas extremas.
adc *= 1.0532319391 * 0.01; // calibrated voltage in millivolts, 100 summed temp = -(adc - 556)/2.2 + 24.0;
Funciona bastante bien con solo una cosa inesperada: la constante INTERNAL1V1 no se definió a pesar de que el entorno Arduino sabe que es un ATMega328p (usando un Arduino Nano). Agregué una línea para codificar la definición:
#define INTERNAL1V1 2
analogReference(INTERNAL1V1);
Pregunta
¿Cómo puedo usar un 2N2222 transistor como sensor de temperatura?
Se supone que debo usar un TMP36 transistor para que una clase lea la temperatura del medio ambiente, pero solo tengo un transistor 2N2222; los Arduino tendrá una lectura analógica, pero los números no cambiarán incluso si lo caliento. ¿Estoy jodido o puedo arreglar esto?
estoy en la escuela secundaria estudiando matemáticas.
Respuesta
Actualización 2020oct08hkt2248
Así que hice la prueba preliminar y medí los tres valores, Ib (Nota 1), Ic y Vc contra la temperatura desde aproximadamente 3 ° C hasta más de 50 ° C (Nota 2). También utilizo Excel para calcular β. A continuación se ofrece un resumen.
Nota 1: La columna Ib es casi constante, al igual que Vbe. Entonces, Vcc y Rb es una aproximación de aplicar una fuente de corriente a un diodo (unión 2N2222 BE) y medir Vbc, como lo recomienda @Tony Stewart Sunnyskyguy EE75.
Nota 2: Mi termómetro digital barato para uso doméstico se desborda en algún lugar por encima de los 50 ° C. El requisito del OP de todos modos es medir el “entorno”, que creo que es aproximadamente un rango de 0 ° C a 50 ° C. Así que no me molestaré por ahora en encontrar un termómetro para temperaturas más altas.
En realidad, mi plan de calibración es usar el sensor de temperatura DS18B20 para reemplazar mi termómetro de uso doméstico barato.
Actualización 2020oct08hkt1413
Ahora 2N2222 está disfrutando de una zambullida fría
Actualización 2020oct08hkt1111
Un esquema más amigable para los estudiantes de secundaria del sensor de temperatura 2N2222.
Actualización 2020oct07hkt1549
Resultados de la prueba de sauna
¡El baño de agua caliente desborda mi termómetro digital!
Actualización – 2020oct07hkt1151
Ordenando el cableado desordenado, preparándose para Zambullida fría de sauna caliente
Actualización 2020oct06hkt2141
Así que ajusto los valores de Rb y Rc para mover la región de operación de la saturación a la amplificación, donde la ganancia de corriente es de alrededor de 250, similar al valor medido por el multímetro, como se ilustra a continuación.
Luego utilicé una pistola caliente para soplar aire caliente al circuito 2N2222. Supongo que la temperatura alrededor del circuito debería ser superior a 50 grados C, porque mi mano no podría soportarla durante más de uno o dos segundos.
Me alegra ver que Vc, Ic e Ib subieron, como se resume a continuación.
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Temp Ib (mA) Ic (mA) Vc (V) β
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28°C 0.0230 5.6 0.18 243
Hot air 0.0244 6.6 1.30 270
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Por supuesto, la temperatura medida a mano es muy cruda, pero los cambios de Ic, Vc y β son significativos.
No me preocupa que Ic, Vc y β frente a la temperatura no sea lineal, porque podemos usar software para calibrar, aplanar / enderezar la curva no lineal a una línea recta.
El siguiente paso es usar agua helada alrededor de 0 ° C y agua caliente a 90 ° C para medir y graficar Ic, Ib, Vc y β contra la temperatura en C °.
Actualización 2020oct06hkt1534
Ahora estoy actualizando mi antiguo diseño con un opAmp.
Actualización 2020oct0601
Como descubrí que mis pruebas anteriores no dan los resultados esperados, debido a los valores de los componentes elegidos incorrectamente. Así que voy a mover el diseño antiguo y los malos resultados de las pruebas a la página de GiHub.
Creo que la respuesta de @csabahu es muy buena. Así que estoy estudiando su diseño y usando sus parámetros de prueba para hacer mis próximas pruebas. Originalmente pensé que debería usar la ganancia de corriente del 2N2222 para amplificar los valores de salida muy pequeños para facilitar la medición. Ahora creo que el uso de opAmp por @ csabahu es un enfoque mucho mejor, porque el opAmp no debería cargar señales de salida y también puede ajustar fácilmente los factores de ganancia.
Pero tengo poca experiencia en el uso de opAmp para instrumentación. Así que necesito buscar más tutoriales en Google antes de comenzar mi nuevo circuito.
Mi antiguo diseño con Ic del orden 1mA ya ha saturado el 2N2222. Ahora estoy pensando en cambiar el rango de prueba de Ic de 1 mA a 10 mA, e incluso hasta 100 mA. Mi vieja selección de Ib del orden de 1uA también es demasiado pequeña para que la mida mi barato multímetro.
/ continuar, …
Referencias
(1） P2N2222A Transistores de amplificador NPN Silicon – On Semiconductor
Actualización 2020oct06
La antigua lista de referencias se estaba volviendo demasiado larga y desordenada, por lo que moví esas referencias antiguas no demasiado relevantes (16 en total) a la página de GiHub.
(17） Medición de temperatura de precisión utilizando transistores PNP de sustrato CMOS – M Pertijs, G Meijer, J Huijsing et al, IEEE Sensor Journal 2004.
(18) Medición de temperatura basada en diodos – TI, Informe de aplicación SBOA277A, marzo de 2018, revisado en mayo de 2019
(19） ¿Qué es todo esto de Vbe, de todos modos? – Bob Pease, Suplemento de aplicaciones analógicas de Electronic Design, 2000jun26
(20） ¿Cómo se obtiene un sensor de temperatura de un transistor? – Randy Frank, Sensor Tips, 2017oct27
（21） Uso de diodos o transistores como sensores de temperatura – electronicsNmore, 400K suscriptores, 11,037 vistas 2014nov01
(22) AliExpress LM134 / LM234 / LM334 Fuentes de corriente ajustables de 3 terminales – TI, US $ 2/5 piezas
(23) Ficha técnica del termómetro digital de 1 cable con resolución programable DS18B20 (precisión de ± 0,5 ° C {9 bits a 12 bits}, -10 ° C a + 85 ° C) – Máxima
(24) Sensor de temperatura DS18B20 – Controlador Rpi 3/4, cableado, detección y programación Python – Rpi SE 2019jul02
Apéndices
Actualización 2020oct06hkt1434
Mi primera idea del plan de prueba es incorrecta, porque no entiendo las propiedades de señal pequeña de 2N2222. Mi conocimiento y experiencia se basan únicamente en el uso de 2N2222 como interruptor. Así que estoy estudiando la hoja de datos y pensando en diseñar un nuevo plan de prueba. Una cosa que estoy haciendo es cambiar el rango de prueba Ib e Ic, por lo que es más fácil usar mis multímetros para realizar mediciones. El nuevo resumen de la hoja de datos se pega a continuación.
También estoy usando la nueva hoja de datos MMBT2222 en lugar del antiguo 2N2222.