Mar 242017
 

Medidor velocidad del viento con diodo y 741 (Anemómetro)

Este medidor velocidad del viento con diodo es un circuito sencillo que detecta la diferencia de voltaje entre dos diodos polarizados directamente para lograr su objetivo. Este dispositivo es comúnmente llamado Anemómetro.

Un diodo se calienta a una temperatura pre-establecida mientras que el otro diodo se coloca en el lugar por donde pasa el viento. Siendo el diodo, un dispositivo completamente de estado sólido, esta unidad elimina todas las dificultades mecánicas.

Funcionaamiento del Medidor velocidad del viento con diodo

La resistencia R1 y el diodo D1 se colocan dentro de un compartimiento pequeño fabricados de aluminio con el propósito de que sean inmunes a las variaciones de temperatura exterior.

El diodo D1 se calienta por la potencia disipada por la resistencia R1. El compartimiento mantiene internamente la temperatura constante sin importar las variaciones que tiene la misma en el exterior.

Medidor velocidad del viento con diodo y 741 (Anemómetro)

Aunque la temperatura alcanzada por el diodo no es de mucha importancia para el circuito, esta será una función directa de:

  • la potencia suministrada al compartimiento
  • el área disponible del compartimiento para disipar calor y
  • coeficiente de transferencia de calor.

Los detalles anteriores no se analizan aquí y no es necesario conocerlos par implementar el circuito.

La misma consideración existe para el diodo D2 que está sensando el viento. Este diodo está colocado de manera similar, en un compartimiento cerrado de aluminio, para reducir las variaciones de temperatura debido a cambios en la velocidad del viento.

Generalmente, la salida del amplificador operacional 741 es: Eo = K(V1 – V2), donde K es una constante y, V1 y V2 son los voltajes de cada uno de los diodos. Estos voltajes están en función de la temperatura asociada con los bloques de aluminio correspondientes y la velocidad del viento.

National Semiconductor LM741CN

Amplificador Operacional 741

Los voltajes en cada uno de los diodos cae 2.5 mV por cada incremento en 1°C (grado Celcius o grado centígrado).

Entonces:

  • Vd1 = 0.7 – 2.5 (10-3) Tf
  • Vd2 = 0,7 – 2.5 (10-3) Tw

Donde la temperatura Tf corresponde a V1 y Tw corresponde a V2

La fórmula al final del voltaje de salida del amplificador operacional: Eo = K(-2.5)(10 -3)(Tf – Tw). De esta manera la salida del amplificador operacional será proporcional a la diferencia de temperaturas.

La corriente que fluye a través del amperímetro M variará linealmente con la temperatura.

Para hacer una calibración sencilla de este circuito, ya que no disponemos de un instrumento especial para la hacer la misma, se puede utilizar un automóvil. Se coloca el sensor en el lugar más alto del auto, como en la antena o algo similar, y conectamos el amperímetro con el rango para máxima medición para cuando no haya viento.

Lo ideal es que el día escogido para hacer la calibración del circuito, sea un día sin viento. Cuando el auto empieza a moverse y a aumentar su velocidad, del voltaje en la salida del operacional empezará a aumentar, igual que la corriente que circula por el amperímetro.

La velocidad del viento en determinado momento será la que se lee en el velocímetro de auto. Se utiliza un potenciómetro (R8) para hacer un ajuste fino del la medición de de corriente en el amperímetro.

Lista de componentes del medidor velocidad del viento con diodo

  • 1 amplificador operacional 741 o similar
  • 2 diodos semiconductores 1N4001 o similar
  • 1 resistencia de 1k (R1)
  • 2 resistencias de 15k (R2, R3)
  • 2 resistencias de 10k (R4, R5)
  • 1 potenciómetro de 100k (R6)
  • 2 potenciómetros de 10k (R7, R8)
  • 1 amperímetro con escala adecuada
  • 1 fuente de voltaje de doble polaridad (+/- 15 V)

Nota: el potenciómetro R7 se utiliza para para ajustar a “cero” (0 voltios) la diferencia entre los voltajes de entrada V1 y V2 (offset) cuando la salida es nula. Se coloca entre los pines 1 y 5 del amplificador operacional.

Basado en el artículo de J.P. Scoseria.

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