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Medir la temperatura es algo muy importante en diversos
sectores de la actividad humana. Podemos citar como
ejemplo el caso de las incubadoras, donde los bebés
prematuros quedan algún tiempo hasta adquirir
capacidad para llevar una vida normal en el medio
ambiente natural. Otras aplicaciones se encuentran
en la industria, donde el control preciso de la temperatura
se hace necesario.
El proyecto descripto es para un eficiente termómetro
electrónico, que se puede armar con pocos componentes
de fácil obtención. |
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En las incubadoras, entre otros casos, es importantísimo
el control de la temperatura. En la gran mayoría
de los casos, las incubadoras existentes en las
maternidades utilizan el clásico termómetro
de vidrio, donde la indicación se hace por
la dilatación del mercurio en un tubo capilar.
Los inconvenientes de esta instrumentación,
son varios; entre otros, el riesgo de la rotura
del vidrio, con la consiguiente contaminación
del bebé. (Lo mismo puede decirse del uso
de un termómetro de vidrio y mercurio en
la preparación de alimentos.)
Con un termómetro electrónico, estos
problemas no existen, esto sin hablar de otras posibilidades
de uso, como control de temperatura de estufas,
ambientes con aire acondicionado, calentamiento
de agua, baños en laboratorios fotográficos,
control de temperatura de líquidos en laboratorios
químicos, etc.
El autor cita específicamene las incubadoras
porque existen millares de estos equipamientos en
hospitales, maternidades, sanatorios, clínicas,
etc., que necesitan de un sistema de indicación
de la temperatura confiable, simple y de bajo costo
y el circuito que presentamos ofrece una óptima
solución práctica (el autor es uno
de los pocos especialistas, "no médico",
en electrónica clínica del Brasil
y es consultor técnico de varias entidades
médicas).
El punto más importante del termómetro
electrónico es el sensor, que debe tener
rapidez para producir ágilmente las variaciones
de temperatura en señales eléctricas
que sean indicadas por un medidor analógico
(M1) en el diagrama.
A la confiabilidad se une la rapidez de indicación.
Normalmente un termómetro electrónico
exige de 10 a 15 segundos para una lectura, aunque
existen sensores más rápidos.
El sensor utilizado es un diodo 1N4148, pero los
que puedan conseguir termistores NTC como el M841
(Siemens), obtendrán mayor precisión
y prontitud.
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El circuito está dividido en dos partes: alimentación
estabilizada y medición propiamente dicha.
La estabilización de la alimentación
es muy importante, pues las variaciones de tensión
afectan las lecturas.
Un diodo zéner es el responsable de la estabilización
de la tensión provista y el transistor Q funciona
como un generador de corriente constante que, juntamente
con el diodo D1, asegura una estabilidd térmica
adicional a la proporcionada por el zéner.
Esta acción es más acentuada cuando
la batería da señales de debilitamiento,
de modo que se obtiene una tension absolutamente estable
en la salida del diodo zéner.
La parte de medición está constituida
por un puente, con el galvanómetro insertado
en uno de los brazos del puente. En este mismo brazo
también está el elemento sensor, que
como ya explicamos es un diodo 1N4148.
Este diodo para pequeñas señales (de
silicio) tiene una resistencia inversa que depende
de la temperatura, así como la directa. En
esta configuración trabaja polarizado en el
sentido directo, presentando por esto una ddp del
orden de 0,6 volt. Esta tensión no es rigurosamente
constante, varía en torno de 2,1 milivot por
grado centígrado de variación de la
temperatura de la unión.
Esta variación es prácticamente lineal
en una amplia gama de temperatura (felizmente para
el constructor casero), lo que hace fácil establecer
una escala en un instrumento analógico común.
La baja resistencia óhmica del diodo sensor
posibilita el acoplamiento directo del instrumento
indicador, sin necesidad de circuitos amplificadores,
que además de encarecer el proyecto podrían
inducir errores de lectura. |
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En el circuito tenemos dos trim-pots (R4 y R5), que
permiten la realización de la calibración
inicial (figura 10.
Con el R4 se regula la posición relativa a
0°C. Para obtener esa temperatura se utiliza hielo
molido colocado en un recipiente pequeño (un
vaso grande, por ejemplo) sumergiendo en él
el sensor.
Si se desean mediciones de temperaturas inferiores
a 0°C, R4 debe ser ajustado para que, en esta
calibración, el puntero quede un poco antes
del comienzo de la escala y no en el cero del miliamperímetro.
R5 será ajustado posteriormente para 100°C.
Para eso, se lo sumerge en agua hirviendo. El puntero
quedará entonces todo hacia la derecha.
Si el lector posee un termómetro común
que alcance esas temperaturas podrá usarlo
para la calibración.
El instrumento recomendado es de 0-100µA por
lo que cada µA corresponderá a 1°C. |
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En la figura 2 damos el diagrama completo del aparato.
En la figura 3 tenemos pormenores del sensor. Se conectará
el cátodo del diodo D2 a la malla del cable
blindado. En el terminal del diodo, que será
usado como "punta de prueba", se debe aplicar
una gota de soldadura, de modo de constituir una pequeña
esfera (ver la figura).
Esta gota de soldadura será limada para presentar
una superficie plana. Esto es importante, porque el
contacto de esta pequeña superficie metálica
será la que conducirá las variacioens
de temperatura; si es posible, deberá usar
una soldadura rica en estaño.
En la figura 4 tenemos una sugerencia de placa de
circuito impreso.
Se recomienda un instrumento de 100µA, muy común
en el mercado). Por otra parte, el uso de un microamperímetro
de 100µA, de buena calidad, dará una
mayor calidad al instrumento, aunque resulte más
caro. No recomendamos el uso de instrumentos de menor
sensibilidad, pues esto obligaría al uso de
circuitos amplificadores. |
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