La temperatura es una magnitud física
que el ser humano no ha sabido medir con precisión
hasta hace relativamente muy poco tiempo, a pesar
de la influencia que ese fenómeno tiene
para las personas y su entorno.
Ni Celsius ni Fahreheit son figuras de la antiguedad,
no hace tanto tiempo que pasaron por aquí.
Por muy desarrollado que se tengan los sentidos,
no hay humano que determine con precisión
la temperatura ambiente sin la ayuda de un termómetro.
La necesidad de conocer con exactitud las variaciones
de temperatura en cuerpos o circunstancias tan
especifícas, han hecho que, para casos
que requieren una alta precisión, no se
ha dudado en ocasiones en utilizar los modernos
termómetros.
Los integrados conversores analógico-digitales
7106 y 7107 son capaces de excitar un display
de led o cristal líquido. Proponemos aquí
un termómetro en la banda de -20 a +100°C
que puede ser montado con poquísimos elementos
adicionales además de los integrados digitales.
Una de las ventajas de este circuito es la posibilidad
de que el sensor sea remoto, o sea, podemos por
ejemplo tener indicación de la temperatura
fuera de la casa, del interior de una estufa de
cultivo o de otro lugar cualquiera, sin necesidad
de ir hasta allí llevando el aparato.
Bastará instalar el sensor y conectarlo
por medio de un cable al circuito indicador propuesto.
La alimentación del circuito se hace con
una batería de 9V, y como el consumo de
corriente es muy bajo, esto signfica una duración
óptima de la fuente de energía.
Los integrados 7106, 7107, son la base de este
proyecto. Trataremos principalmente en este artículo
de la parte referente al transductor, que es un
simple transistor.
Como sabemos, la corriente de fuga (entre el
colector y el emisor) de un transistor depende
de la temperatura.
A medida que la temperatura aumenta, esta corriente
aumenta en una proporción casi lineal.
Si operamos dentro de la parte lineal de esta
curva, podremos usar el transistor como un excelente
sensor de temperatura, pues tendremos una relación
directa entre la corriente y la magnitud que queremos
medir, en este caso la temperatura.
Como el convertidor A/D 7106 y el módulo
LCM300 están proyectados para indicar valores
entre 000.0 y +199.9 ó - 199.9 y 000.0,
debemos cambiar la referencia de entrada para
adecuarnos a la respuesta del transistor.
De esta forma, con la ayuda de dos trimpots podemos
llevar los límites de la indicación
a ajustarse a la curva del transistor, o sea,
entre -020,0 y +100,0. Esto se logra mediante
la conexión de los trimpots en los puntos
31 y 36 del circuito integrado, los cuales sirven
de ajuste del punto de 0 y de fondo de escala.
El circuito de clock del conversor analógico-digital
tiene su frecuencia determinada por los componentes
conectados a los pins 38, 39 y 40, quedando alrededor
de 48kHz, mientras que los dos capacitores y el
resistor conectados a los pins 27, 28, y 29 determinan
la constante de tiempo del integrador. En la figura
1, tenemos el diagrama completo del termómetro.
Una vez armado el instrumento en una placa de
circuito impreso, para hacer el ajuste, es preciso
tener en cuenta que el transistor no puede ser
sumergido en ningún tipo de líquido,
puesto que esto afectará la corriente entre
sus terminales perjudicando su lectura. Una sugerencia
para el uso en lugares húmedos o cuando
el mismo deba ser puesto en contacto con líquido,
consiste en la preparación de una "burbuja"
aislante con goma de siliconas.
Si el termómetro es solamente usado para
mediciones al aire libre, la calibración
se puede hacer teniendo como referencia un termómetro
común. Para esto, lleve los dos a un lugar
de temperatura baja, por ejemplo una caja que
contenga hielo y, esperando algún tiempo
para que el equilibrio térmico se restablezca,
ajuste P2 para que tengamos la lectura digital
equivalente a la indicación del termómetro
común. Después, coloque los dos
termómetros en una caja donde exista un
calentador; espere algún tiempo para que
se establezca el equilibrio térmico. Ajuste
P1 para que la lectura del termómetro digital
sea la misma del termómetro común.
Para el caso de un termómetro cerrado,
podemos usar hielo en estado de fundición,
cuando podemos calibrar el termómetro en
000,0, y agua hirviendo, cuando podemos hacer
el ajuste en +100,0 obteniendo mayor precisión.
Comprobado el funcionamiento y hecho el ajuste,
sólo resta usar el termómetro, instalándolo
definitivamente en la caja, preparando el sensor
para las señales de los diversos lugares
de medición.
Recordamos que la velocidad del termómetro,
o sea, su velocidad para responder a una medición
de temperatura, depende de la capacidad térmica
del sensor. Así, en el caso del transistor,
tenemos una velocidad relativamente baja, lo que
significa que debemos siempre esperar por lo menos
unos 3 a 4 minutos hasta que el equilibrio térmico
se establezca entre el sensor y el ambiente, para
solamente entonces hacer la lectura.
También se pueden usar sensores de mayor
velocidad y mayor precisión, como por ejemplo
el KTY84 de Philips, que es un sensor lineal.
Las características de este sensor permiten
su sustitución directa en relación
al sensor indicado en este artículo.
