Termómetro diferencial (ART634S)

Este interesante circuito indica la diferencia de temperatura de dos sensores, pudiendo ser usados en diversas aplicaciones prácticas importantes. Una de ellas consiste en la posibilidad de comparar la temperatura de dos invernaderos o cámaras de refrigeración para saber si sus temperaturas son iguales. Otras aplicaciones de uso industrial involucran el monitoreo remoto de la temperatura de locales en que ellas deban ser iguales. Otra posibilidad de uso consiste en un sistema indicador para la temperatura de dos ambientes. La precisión en la indicación depende de los sensores usados y puede ser muy grande.

El circuito propuesto es alimentado por pilas comunes y requiere una corriente de operación muy baja. Su precisión depende exclusivamente de la calibración y los sensores usados.

La principal ventaja de este proyecto está en el hecho de que los sensores pueden quedar muy lejos del punto de lectura o accionamiento, y con ello podemos tener el monitoreo o accionamiento diferencial en función de temperaturas de ambientes alejados unos de otros, lo que no se logra con base en termómetros comunes: tendríamos que colocar un termómetro en cada ambiente y luego correr de un lado a otro para hacer las lecturas. Este hecho es especialmente importante en las aplicaciones industriales donde el control y monitorización de la temperatura de diversos locales debe ser centralizado.

El circuito utiliza NTCs comunes que pueden operar en el rango de -40 a +125 grados centígrados, con buena prontitud y precisión, y además consisten en componentes de bajo costo.

Características:

• Tensión de alimentación: 6V (4 pilas pequeñas)

• Rango de temperaturas: -40 a +125 grados centígrados

• Corriente requerida: menor que 1 mA

• Principio de funcionamiento: Puente de Wheatstone

• Tipo de indicación: analógica

COMO FUNCIONA

Los sensores se conectan para formar con R1 y P2 un puente de Wheatstone cuyo nulo es detectado por M1.

Ajustando P2 convenientemente, obtenemos el equilibrio cuando las temperaturas de los dos sensores son iguales. En estas condiciones la corriente en el instrumento de cero en el centro de la escala será nula.

Si la temperatura de los dos sensores se modifica en el mismo sentido, el equilibrio del puente tiende a mantenerse, pero si uno de ellos aumenta de resistencia de una forma más acentuada o incluso ocurre del otro disminuir de resistencia lo que va a ocurrir si las temperaturas se diferencian el desequilibrio del puente. Este desequilibrio hace que circule una corriente por el instrumento.

El sentido de la corriente dependerá de la forma en que ocurre el desequilibrio, lo que permite saber qué sensor está detectando un aumento de la temperatura mayor, o qué ambiente se está haciendo más caliente (o enfriándose).

La calibración del aparato puede realizarse de diversas formas, como por ejemplo tomando termómetros y colocando los sensores en ambientes con temperaturas diferentes que puedan ser medidas.

MONTAJE

En la figura 1 tenemos el diagrama completo del aparato.

Diagrama

Por tratarse de un montaje bastante simple, que utiliza pocos componentes, se pueden utilizar diferentes técnicas de montaje como, por ejemplo, una pequeña placa universal, una placa de circuito impreso e incluso un puente de terminales. Para un funcionamiento autónomo, no tendremos mayores problemas si hacemos su instalación en una pequeña caja plástica.

La disposición de los componentes en una pequeña placa de circuito impreso se muestra en la figura 2.

Placa – Termómetro diferencial.

Los NTC (Negative Temperature Coefficient Resistors) son de 10 k ohms, pero los tipos con valores en el rango de 2 k ohms a 50 k ohms se pueden utilizar, cambiando R1 y P1 para tener la misma orden de magnitud.

El instrumento es un microamperímetro de 50 a 200 uA pero con cero en el centro en la escala.

Los resistores son de 1/8 W con un 5% o más de tolerancia y el capacitor C1 no es crítico pudiendo ser de cualquier tipo con valores entre 10 y 220 uF.

Para la alimentación tanto se pueden utilizar 4 pilas pequeñas como incluso una batería de 9V.

PRUEBA Y USO

Para probar, inicialmente coloque P2 en la posición de máxima corriente en el instrumento M1 y ajuste P1 para que no sobrepase el fondo de escala.

A continuación, coloque los sensores en ambientes que estén a la misma temperatura, que debe monitorearse: dentro de una misma caja con un calentador, por ejemplo, y ajuste P2 para que el instrumento indique cero.

Hecho esto, podemos verificar qué tipos de indicación tendremos con un desequilibrio de temperatura en una franja conocida, usando para este propósito calentadores en cajas que tengan termómetros comunes.

Finalmente, podemos pasar a la utilización recordando que los sensores pueden ser conectados al circuito por medio de hilos comunes con hasta 50 metros de longitud.