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Monitor de Temperatura (ART746S)

Describimos un monitor de temperaturas con indicación a partir de 4 LED y que puede operar con sensores de tipo diodo. Con la utilización de una escala de barra móvil con 4 LEDs podemos fácilmente percibir cuando la temperatura se aleja mucho del valor previsto, tanto para más como para menos e incluso activar un sistema de alarma. La base del circuito es un comparador de tensión cuádruple del tipo 1391/39 o 339.

La monitorización de temperaturas en máquinas, invernaderos, u otros ambientes puede ser de gran importancia en muchos casos.

Para saber si la temperatura está o no dentro del rango previsto y eventualmente accionar una alarma tanto en la elevación como en la caída de valor, damos un circuito bastante simple y preciso sobre la base de un cuádruple amplificador operacional comparador de tensiones.

Este circuito integrado puede ser cualquiera de la familia LM139 de Texas o CA139.

Estos integrados activarán 4 LED en forma de indicador de barra móvil

Ajustando el sistema para que el tercer LED quede encendido, con la caída de temperatura tendremos el borrado de este tercer, segundo y eventualmente del primero.

Con la elevación tendremos el encendido del 4o LED.

Un relé o más de alarma se pueden conectar al primer LED (temperatura baja) o al último LED (temperatura alta) para accionar una alarma externa.

El circuito funciona con tensiones de alimentación de 6 a 12 V y con el sensor indicado tendremos un rango de operación entre -40 y + 120 ° C.

La elección de los componentes de referencia permite programar las temperaturas de accionamiento de cada Ied y eventualmente de las alarmas externas.

 

COMO FUNCIONA

Un comparador de tensión no es más que un amplificador operacional de ganancia muy alto.

Fijando en una de sus entradas, por ejemplo, la no inversora, una tensión de referencia, su salida estará en el nivel alto cuando la entrada inversora esté con tensión por debajo de la tensión de referencia y irá al nivel bajo cuando la entrada inversora esté con tensión superior a la de la entrada de referencia.

Al conectar varios amplificadores de este tipo en una red escalonada de referencia podremos tener las conmutaciones de salida con diversos puntos de una banda de tensiones de entrada (figura 1).

 

Figura 1 - Uso del comparador en una escala
Figura 1 - Uso del comparador en una escala

 

Conectando LEDs en las salidas tendremos un indicador simple y sensible de barra móvil.

Los valores de los resistores de la red de referencia determinan el punto de conmutación de la salida de cada comparador.

Utilizando, como sensor un diodo de silicio no tenemos una linealidad que puede ser considerada excelente, pero eso puede ser compensado por la utilización de trimpots en la red divisora.

Con un ajuste cuidadoso, recordando que, en este caso, las referencias deben ser independientes, podemos determinar el punto de activación de cada LED y esto será importante si también corresponde a la activación de una alarma.

En la figura 2 mostramos cómo se puede hacer.

 

Figura 2 - utilizando un trimpot de ajuste
Figura 2 - utilizando un trimpot de ajuste

 

La tensión de referencia y consecuentemente la tensión de disparo de cada comparador puede ser calculada por la fórmula siguiente:

V1 = R! / R1 + R2 + R3 + R4 + R5 ) x Vcc

V2 = (R1 + R2) / (R1 + R2 + R3 + R4 + R5) x Vcc

V3 = (R1 + R2 + R3) / (R1 + R2 + R3 _ R4 + R5) x Vcc

V4 = (R1 + R2 + R3 + R4 ) / (R1 + R2 + R3 + R4 + R5) x Vcc

 

Donde: V1 a V4 son las tensiones en los 4 comparadores

R1 a R5 son los resistores del divisor Vcc es la tensión de alimentación

Para estas fórmulas, el circuito es el de la figura 3.

 

Figura 3 - Circuito para las fórmulas
Figura 3 - Circuito para las fórmulas

 

En nuestro proyecto final utilizaremos resistores de bajo valor en el sentido de obtener pasos pequeños para la indicación de temperatura y un trimpot para fijación del LED intermedio en la temperatura considerada de referencia.

El sensor, un diodo de uso general1N4148 o 1N914, tiene su corriente de fuga amplificada por un transistor Darlington.

Los límites de corriente de este par de transistores también se pueden ajustar en P1. Esto permite una fijación de la ganancia del circuito según el rango de temperatura medida.

Para la configuración descrita tenemos la posibilidad de un ajuste del tercer LED encendido en la temperatura ambiente y una activación de los demás LED con variaciones de 5 a 10 ° C para más y para menos.

Dependiendo de la aplicación a ser dada al indicador estos valores, que influyen en el comportamiento del monitor, pueden ser fácilmente recalculados o incluso obtenidos experimentalmente.

 

MONTAJE

En la figura 4 tenemos el diagrama completo del indicador, sin la conexión de alarmas.

 

Figura 4 - Diagrama del aparato
Figura 4 - Diagrama del aparato

 

La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 5.

 

Figura 5 - Placa para el montaje
Figura 5 - Placa para el montaje

 

Los resistores son todos de 1 / 8W y los LED pueden ser de diferentes colores, según el tipo de monitoreo deseado.

Los colores se sugieren en el diagrama.

Los trimpots son comunes y para los transistores se utilizan NPN de uso general.

Los resistores de R8 a R11 determinan el brillo de los LED, pudiendo ser aumentados o reducidos en un rango de valores que sea permitido por las características de los LED usados.

El sensor D1 puede ser remoto, pero debe conectarse al circuito con cable blindado. dada la posibilidad de captación de ruidos que se sumarían a la señal, causando así indicaciones erróneas.

Para la alimentación se pueden utilizar pilas o baterías, o bien una fuente estabilizada.

El Consumo de corriente es bajo, siendo básicamente dado por la cantidad de LEDs accionados.

 

PRUEBA Y USO

Sólo tiene que conectar la alimentación y poner inicialmente P2 en la posición de máxima resistencia.

Después, ajustando P1, haremos que el LED verde sea el último a encender (3 LEDs encendidos en la escala).

Al calentar entonces el sensor con la aproximación de la punta de un hierro de soldar o aún dando una baforada debemos tener el paso de la escala al último LED.

De la misma manera, ajustando el trimpot P1 para que el primer LED se encienda, con aproximación del hierro, tendremos el encendido de todos los LEDs gradualmente

Al alejar la fuente de calor, el último LED encendido debe ser ajustado previamente.

Comprobado el funcionamiento, instale el sensor en el lugar en que se desea monitorear la temperatura y haga los ajustes para tener el encendido del LED verde con la temperatura normal.

Ajuste P2 para la detección de las variaciones en los pasos deseados.

 

CI-1 - CA139 / 239/339 o LM139 / 239/339 - cuatro comparadores de tensión

Dl - 1N4148 o equivalente - ver texto

Q1, Q2 - BC548 o equivalentes transistores NPN de uso general

LED1 a LED4 - LEDs comunes - ver texto

P1 - 22 k ohms - trimpot

P2 - 100 k ohms - trimpot

S1 - interruptor simple

B1 - 6 a 12 V - batería o fuente de alimentación

R1, R8, R9, R10, R11 - 1 k - resistores (marrón, negro, rojo)

R2 - 10 k ohms - resistor (marrón, negro, naranja)

R3 - 22 k ohms - resistor (rojo, rojo, naranja)

R4, R5, R6, R7 - 330 ohms - resistores (naranja, naranja, marrón)

Varios: placa de circuito impreso, soporte de pilas, caja para montaje, hilos, etc.

 

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