Módulo diferencial de temperatura (ART1348S)

Presentamos un proyecto de circuito básico que detecta cuando la temperatura de dos sensores se vuelve diferente, o cuando la temperatura de uno de dos ambientes varía de modo diferente. Se trata de un proyecto muy interesante para aplicaciones industriales, como, por ejemplo, en el control de temperatura de procesos, invernaderos, cámaras frigoríficas y otras aplicaciones similares.

   Dos sensores se utilizan en este circuito que detecta cuando la temperatura de uno de ellos varía de forma diferente a la del otro. Esto significa que podemos utilizar uno de los sensores como referencia o usar los dos para detectar variaciones de modo diferencial de esta magnitud.

   Los sensores usados son diodos de silicio que presentan variaciones en la tensión cuando polarizados en el sentido directo, que varían del orden de -2 ?V por grado Celsius. Amplificando esta tensión podemos fácilmente disparar un relé o un circuito de aviso o control.

   El circuito es alimentado con 12 V y tiene excelente estabilidad en virtud de la tensión regulada por zener aplicada a los diodos.

   Entre las posibles aplicaciones para este circuito, podemos indicar las siguientes:

   a) Mantenimiento de la temperatura de dos ambientes iguales. Si las temperaturas suben o disminuyen de forma similar en dos ambientes, en un buen rango de valores el circuito se mantendrá inactivo. El circuito se disparará si la variación de temperatura en los dos ambientes se produce de forma diferente.

   b) Control de temperatura en un ambiente de modo que corresponda a la temperatura de referencia aplicada a uno de los sensores. Si uno de los sensores está al aire libre, se puede controlar la temperatura de un ambiente a partir de esta referencia.

   c) Detección de calefacción o fallas de refrigeración en ambientes, utilizando uno de los sensores como referencia.

   COMO FUNCIONA

   Los sensores son diodos de silicio comunes que tienen la tensión entre el ánodo y el cátodo cuando se polarizan en el sentido directo, dependiente de la temperatura.

   De esta forma, a partir de una referencia de 9,1 V dada por un diodo zener, aplicamos una polarización en dos diodos con la ayuda de un potenciómetro de ajuste.

   Los dos diodos se conectan a las entradas inversoras y no inversoras de un amplificador operacional.

   Cuando la tensión sobre el diodo conectado a la entrada no inversora sea mayor que la aplicada por el diodo conectado a la entrada inversora, la salida del operario irá al nivel alto, saturando el transistor que disparará entonces el relé.

   Cuando la tensión sobre el diodo conectado a la entrada no inversora sea menor, la salida del integrado se mantendrá en el nivel bajo y el transistor en el corte.

   El ajuste de P1 debe realizarse de modo que el circuito integrado quede en el umbral de la conmutación a la temperatura que necesitará ser detectada.

   La ganancia del amplificador operacional y, por lo tanto, la sensibilidad depende de la resistencia R3. Los valores altos como el mostrado permiten un ajuste bastante preciso del punto de disparo, si se utiliza un trimpot multivolta para P1. Sin embargo, si se utiliza un valor menor, tendremos una gama mayor de ajuste, pero esta operación será menos crítica.

   Los sensores pueden alejarse del circuito desde que su conexión se realiza con un cable apropiado.

MONTAJE

   En la figura 1 damos el diagrama completo del Módulo Diferencial de Temperatura.

 

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

 

   Los sensores pueden ser diodos de silicio de cualquier tipo, de uso general, como los 1N4148, 1N914, etc.

   Se debe tener cuidado para que la suciedad o humedad no afecten a la polarización de ese componente, llevando el circuito a un disparo indebido.

   El circuito integrado puede ser un funcionamiento como el 741, o un equivalente de menor consumo en la condición de espera, como el CA3140.

   El relé de 12 V debe tener contactos de acuerdo con el tipo de carga que se va a controlar.

   El conjunto debe ser alimentado por una fuente estabilizada de 12 V con corriente de acuerdo con el relé utilizado. En realidad, la alimentación de este circuito puede ser retirada del equipo con el que se va a utilizar.

   El diodo zener no es crítico, pudiendo tener tensiones entre 6 y 9 V. Los tipos de 400 mW son los recomendados para esa aplicación.

   PRUEBA Y USO

   Para probar, encienda la unidad y ajuste P1 hasta el punto en que el relé quede cerca del disparo.

   Sujetando entre los dedos uno de los diodos, se debe tener el disparo del relé. Identifique cuál es el diodo que provoca el disparo cuando la temperatura aumenta. Sujetando los dos diodos entre los dedos de modo que calienten por igual, el relé, en un buen rango de temperaturas no deberá dispararse.

   Recuerde que los diodos comunes no deben usarse a temperaturas superiores a los 120 grados Celsius.

   Comprobado el funcionamiento, es sólo usar el aparato.

   Para una aplicación más crítica, utilizando un termómetro como referencia se puede levantar la curva de actuación del aparato.