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Indicador de Escape Térmico (ART736S)

Pequeñas fugas de calor o puntos calientes de una máquina o circuito pueden ser detectados con este útil circuito para la industria o para el técnico de mantenimiento. El sensor es un diodo común de fácil obtención y excelente sensibilidad.

Una pequeña fuga de frío o el calor en un sistema de aire acondicionado, en una máquina industrial o en un invernadero, pueden significar no sólo la operación impropia del aparato, sino también un gasto de energía considerable.

La fuga puede ser tan pequeña que no podamos percibir usando nuestros propios sentidos, en cuyo caso necesitaremos un recurso electrónico.

Esta característica consiste en un indicador de escape de calor capaz de detectar puntos calientes o fríos, imperceptibles para nosotros.

 

CARACTERÍSTICAS

Tensión de alimentación: 6 a 9 V

Corriente consumida: 1 mA (tip.)

Rango de temperaturas de funcionamiento: - 40 a 4.125° C

Tipo de sensor: diodo semiconductor

Resolución: menor que 1°C

 

Cuando polarizamos un diodo común en sentido inverso, teóricamente no debe circular corriente alguna.

Sin embargo, podemos detectar una débil corriente que resulta de la liberación de portadores de carga en la región de la unión debido a la agitación térmica, o sea, debido a la propia temperatura de esta unión.

Se verifica entonces que esta corriente sube casi linealmente con la temperatura, lo que posibilita la utilización de diodos comunes como eficientes sensores de temperatura.

Para la medida precisa, los diodos especiales se fabrican con respuestas que son lineales dentro del rango de operación, lo que no ocurre con un diodo común.

Sin embargo, dadas las pequeñas dimensiones de la unión de un diodo de señal (1N4148, por ejemplo), tenemos una buena sensibilidad y rapidez de respuesta a las variaciones de temperatura.

Esta característica permite utilizar un diodo de silicio como sensor en nuestro proyecto.

Para detectar pequeñas variaciones de temperatura usamos dos transistores en la configuración de Darlington para amplificar la corriente obtenida y con ello excitar un indicador.

Lo que se hace entonces es ajustar P1 en el circuito de modo que la tensión de un lado del indicador sea la misma del otro, es decir, la tensión en el colector de Q2 a la temperatura ambiente.

De esta forma, tendremos la indicación de cero en el instrumento.

Para detectar variaciones positivas de temperatura un instrumento con rango de 0 a 200 uA será excelente, pero si queremos también detectar variaciones negativas será interesante utilizar un instrumento de cero en el centro, aunque de menor fondo de escala, por ejemplo, 50 - 0 - 50 uA.

Cuando el diodo se calienta, por ejemplo, sube la corriente de fuga y con ello tenemos la polarización de Q1 y Q2 en el sentido de hacer que la tensión de colector de Q2 caiga.

El resultado es que circula entonces una corriente por el instrumento señalando el hecho.

El consumo del aparato es extremadamente bajo los valores altos de las resistencias involucradas, lo que garantiza una enorme durabilidad para las pilas o la batería.

El diagrama esquemático completo del aparato se muestra en la figura 1.

 

Figura 1 - Diagrama del detector
Figura 1 - Diagrama del detector

 

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

 

Figura 2 - Placa para el montaje
Figura 2 - Placa para el montaje

 

El sensor puede ser remoto, en cuyo caso debe conectarse mediante un cable blindado o puede incorporarse en la caja del lado externo.

La colocación del sensor dependerá del uso deseado para el aparato, ya que en el sistema remoto puede llegar a lugares más "apretados".

Los transistores admiten equivalentes pero deben ser de silicio y sin fugas.

Una fuga excesiva en los transistores puede ser amplificada y hacer inoperable el aparato.

Conecte el aparato después de colocar las pilas o la batería y ajuste P1 para obtener una lectura igual a cero en el instrumento.

Después, sostenga entre los dedos sólo el cuerpo del diodo, sin tocar sus terminales. El puntero del instrumento debe deflectar indicando el aumento de la temperatura.

Para operación en lugares o en lugares en que pueda haber contactos o fugas eléctricas en el sensor es conveniente protegerlo usando aisladores en sus terminales (espaguetis) o involucrándolo en un pelotón de cola epoxi.

Este pelotón debe ser muy fino para no dificultar la propagación del calor.

Si la aguja tiende a deflectar en sentido contrario, invierte las conexiones del instrumento. Si no consigue ajuste de cero, vea si no hay fugas en los transistores (apague el sensor por un instante) o si el sensor (diodo) no está invertido.

Para usar es sólo aproximar (sin tocar) el diodo al lugar en que se desea detectar aumento o reducción de la temperatura esperar unos segundos observando el puntero del instrumento.

 

Semiconductores:

Q1, Q2 - 86548 o equivalentes

D1 - 1N4148 o equivalente

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ohms

R2 - 22 k ohms

R3 - 4,7 k ohms

P1 - 10 k ohms - potenciómetro

 

Varios:

C1 - 100 uF x 12 V

M1 - microamperímetro de 200 uA

S1 - Interruptor simple

B1 - 6 o 9 V - batería o 4 pilas pequeñas

 

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