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Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter 2

En otra página les ofrecimos otro Anemómetro, el cual detecta la velocidad del viento con 2 transistores. El que ahora les ofrecemos lo hace con un fototransistor. Aunque la fabricación del detector completo lleva algo de trabajo y dedicación, lo mismo que el ajuste.

Caracterísitcas
Voltaje de alimentación: 9 V.
Consumo en reposo: 10 mA.
Consumo a máximo giro fondo de escala: 14 mA.

El anemómetro es uno de los aparatos básicos en toda estación meteorológica, a pesar de ser un aparato relativamente popular, su costo muchas veces no lo es tanto, lo podemos encontrar en establecimientos especializados en meteorología ó Electrónica Naval, ya que su uso está muy extendido en el sector náutico y en el de automatización de toldos, como alarma de peligro de rotura; Con el presente montaje no he pretendido realizar un aparato de alta precisión (Con su consiguiente elevado coste), sino un equipo sencillo y de fácil construcción, al alcance de cualquier aficionado, con un coste total inferior a los $40, lo que más encarece es el voltímetro, dispone de dos partes, la parte móvil + cable (a colocar en el exterior) y el medidor o consola (Interior). Para la parte móvil he utilizado material de uso común y fácil adquisición - localización, (arandelas, madera, tubo desagüe de fontanería, cartulina, etc.) siendo una parte de este material de reciclaje, como suele ser una costumbre en mis diseños.

La utilidad del equipo es como medidor de la velocidad del viento para, estaciones meteorológicas caseras, Barcos, Caravanas, y como indicador de alarma de viento elevado en Toldos (Peligro de desgarro) así como para grúas y camiones grúa con poca base y que trabajen a mucha altura (Peligro de Vuelco).

Como funciona

El funcionamiento del circuito se basa en un circuito temporizador CD4047, y el almacenamiento momentáneo de la tensión pulsante de salida en un capacitor.

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meterEn el anemómetro tenemos situado un fotodetector de infrarrojos, el cual recibe pulsos de luz según gira la parte móvil con 3 ventanas, solidaria con el eje del anemómetro, estos impulsos llegan al 4047 a través de la patilla 8, entrada de disparo(+TRIGGER), dicho integrado está configurado como MONOESTABLE DISPARADO POR FLANCO DE SUBIDA, entre la patilla 8 y masa está situada R6 para asegurar un nivel lógico "0" de entrada en ausencia del pulso del fotodetector, las patillas 5, 6, 9, y 12 están unidas con la patilla 7 (MASA), para configurar el tipo de temporización (Monoestable o Astable), las patillas 1 - 3 tienen conectado el condensador C1 y la 2 - 3 la resistencia R1 para ajustar el periodo se salida del temporizador para cada pulso de entrada, la patilla 4 (ASTABLE INVERSO) está unida con la 14 (+ Vcc), la patilla 13 y 11 no se utilizan, por la patilla 10 obtenemos la señal de salida, una mezcla de señal continua y pulsos rectangulares, este voltaje de continua aumenta al aumentar la frecuencia de los pulsos de entrada, dicho voltaje de salida pasa a través de R2(limitadora de intensidad) a la base de TR1 (transistor NPN), el colector está polarizado inversamente de su emisor sale R3 (limitadora de Intensidad) para alimentar al condensador C2 que almacena el voltaje de salida. El potenciómetro ajustable P1 conectado entre los terminales de C2 es el responsable de la velocidad de descarga de este, con lo que dicho potenciómetro también nos ajustará el fondo de escala del voltímetro, (5 V), a la máxima velocidad de giro del anemómetro, se ha ajustado para (100 Km/h), la descarga de dicho condensador a través de P1 es rápida, a su vez a dichos terminales está unido el mencionado voltímetro de (5V).

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter

Las resistencias R4 y R5 limitan el voltaje de alimentación al diodo emisor y receptor respectivamente del fotodetector. El emisor al estar siempre alimentado, genera luz constantemente y el receptor solamente conduce corriente durante el espacio de ventana al girar el anemómetro.

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meterEsta es la parte más laboriosa de todo el diseño, está realizado principalmente con material de reciclaje; las 1/2 esferas provienen de una máquina de bolas de regalo para niños situada en un Bar, de las que por 1$ sale una bola con un regalo dentro, puede utilizarse cualquier otro elemento de tipo cóncavo, le he realizado un agujero a las 1/2 esferas y pegado el extremo de un listón redondo de madera, el eje central donde se unen los 3 listones, es un taco de goma de los utilizados como tope de puerta, todo el conjunto se ha rellenado con pegamento de dos componentes para darle dureza.

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter

Construcción del anemómetro

Esta es la parte más laboriosa de todo el diseño, está realizado principalmente con material de reciclaje; las 1/2 esferas provienen de una máquina de bolas de regalo para niños situada en un Bar, de las que por ü1.5 sale una bola con un regalo dentro, puede utilizarse cualquier otro elemento de tipo cóncavo, le he realizado un agujero a las 1/2 esferas y pegado el extremo de un listón redondo de madera, el eje central donde se unen los 3 listones, es un taco de goma de los utilizados como tope de puerta, todo el conjunto se ha rellenado con pegamento de dos componentes para darle dureza.

De su centro sale hacia abajo una varilla de acero inoxidable, que en su extremo inferior está afilada para conseguir un punto de rozamiento mínimo, dicha varilla entra en el tubo de PVC (Desagüe de fontanería 40 mm) a través de una arandela y de un círculo de madera de 50 mm, dicha madera está unida al tubo mediante pegamento Loctite y pegamento de 2 componentes para rellenar y dar dureza al acabado, a todo el conjunto se le da una mano de pintura gris, para conseguir un color uniforme a los diferentes componentes, al tubo interior blanco se le ha realizado un corte o ventana para poder trabajar cómodamente en su interior.

El fotodetector está situado sobre una pieza de madera rectangular atravesada por la varilla de acero (eje), a la varilla sujetamos mediante loctite de secado instantáneo el círculo de cartulina con las 3 ventanas recortadas que dejaran pasar la luz de emisor a receptor del fotodetector, se puede realizar en plástico. Para evitar que se salga la varilla, en el interior del tubo en la parte alta se le ha colocado una presilla de acero y una gota de pegamento, en la parte baja se ha colocado otro círculo de madera sujeto con pegamento de 2 componentes al tubo a modo de base, sobre dicha base colocamos un trozo de chapa con una pequeña muesca en el centro, punto sobre el que apoyará la punta afilada de la varilla, tanto aquí como en la parte alta debemos colocar una gota de vaselina para reducir la fricción al mínimo. Todo el conjunto se introduce en un tubo más ancho, 50 mm de diámetro y 21 Cm de largo, que hará las veces de carcasa y soporte de todo el conjunto, teniendo unido un taco de madera que nos ayudará a poder unir el conjunto a una superficie plana o a un mástil. Aconsejo no sobrepasar los 25 m de cable para no tener perdidas de voltaje excesivas en el fotodetector.

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter

Montaje del circuito

El montaje del circuito es muy sencillo ya que solo tenemos 11 componentes en la placa, la misma está realizada mediante insoladora en placa de fibra de vidrio Fotosensibilizada positiva, debemos prestar atención al taladrado de la misma para que los componentes queden lo más simétricos posible. Primero soldar las resistencias y el zócalo, para continuar con el transistor, potenciómetro y condensadores, por último se sueldan los cableados, la parte más laboriosa de todo el montaje es la construcción del anemómetro que ya he detallado anteriormente y el mecanizado de la caja con los diferentes controles exteriores; El mismo lo realizaremos a base de brocas de diferentes tamaños, lima redonda y de 1/2 caña (y con paciencia).

Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter

Puesta en marcha y ajuste

Colocar el potenciómetro P1 a mitad de su recorrido, si hemos ensamblado todos los componentes correctamente debe funcionar a la primera. Girar con el dedo rápidamente el anemómetro para comprobar que la aguja del voltímetro empieza a indicar medidas de voltaje de salida, si no es así comprobar el conexionado del fotodetector y de los componentes de la placa. Para el ajuste y calibrado del equipo disponemos de dos soluciones:

I- Guiarnos por la medida de otro anemómetro que tengamos o podamos conseguir, con lo que anotaremos la igualdad entre Voltaje - Km entre los dos equipos, al girar estos con el viento, primero deberemos ajustar con el potenciómetro P1 el fondo de escala del voltímetro (Máxima velocidad a medir, aconsejo unos 100 Km/h) fijarlo con una gota de Loctite, para posteriormente ir anotando el resto de medidas intermedias, por último se realizará el serigrafiado del voltímetro mediante una nueva carátula con la escala en Km/h.

II- Calibrar el aparato utilizando como patrón de medida el cuenta Km de un coche, la presente solución no es la más fiable, ya que el cuentakilómetros de un automóvil, dependiendo del modelo de coche puede llegar a un margen de error del 40 %; no obstante es una solución sumamente sencilla y rápida de realizar. Para proceder al ajuste es preciso realizarlo ya sea día o noche sin viento ya que todavía nos puede falsear más la medición. Sujetar fuertemente con cinta aislante el tubo del anemómetro al espejo retrovisor del coche si dicho espejo es resistente o en su defecto a las barras portaobjetos del techo, es imprescindible que el anemómetro no esté inclinado en absoluto, ya que esto provoca un mayor rozamiento y una menor velocidad de giro, falseando la medida.

Con ayuda de otra persona que maneje el vehículo, primero aceleramos hasta 100 Km/h para ajustar mediante P1 el fondo de escala de medida (5V) este fondo de escala podemos variarlo según la zona donde vayamos a utilizar normalmente el equipo, si el viento en nuestra provincia generalmente es suave (Fondo a 90 Km) o (Fondo a 120 Km ó más si la zona es ventosa) Con esto conseguimos una mayor precisión en la parte central de la escala. Fijar con una gota de Lóctite dicho potenciómetro para no volver a moverlo nunca más.

Detenemos el vehículo y comenzamos de nuevo a acelerar ligeramente anotando en un papel la correspondencia entre los Km/h del indicador del vehículo y los miliamperios del medidor (Los Km/h los irá diciendo el conductor) y el voltaje de nuestro medidor lo iremos viendo nosotros así iremos acelerando suavemente hasta volver a llegar a los 100 Km/h, posteriormente, en casa realizaremos una nueva carátula en Km/h que sustituirá la de voltaje (una buena solución es borrar con alcohol la serigrafía de esta, para rotular la nueva serigrafía).

Aconsejo realizar el ajuste por la noche, ya que hay menos tráfico y llamaremos menos la atención.

Diagrma del Anemómetro o medidor de la velocidad del viento, wind meter

Lista de componentes

Capacitores:
C1: 0.1 µF. Polyester.
C2: 100 µF. electrolítico.
Resistores:
R1: 3.9 KΩ
R2: 4.7 KΩ
R3: 56Ω
R4: 680Ω
R5: 330Ω
R6: 15 KΩ
R7: 2.2 KΩ potenciómetro
Semiconductores
IC1: CD4047.
Q1: BC547
Otros
Zócalo de 14 patillas.
B1: Batería de 9 voltios
SW1: interrputor de palanca de 1 polo 1 posición
Caja negra (TEKO 131 X 31 X 30,5).
Voltímetro de aguja 5V (Fondo de escala).
Clip para pila 9V.
Base hembra miniDIN (4 Pines).
Macho miniDIN (4 pines).
Cables de varios colores.
Cinta adhesiva doble cara.
3 media esferas de plástico (Máquina de regalos de BAR).
3 listones redondos de madera 5 mm.
Taco de goma redondo (Tope de goma de puerta).
Varilla de acero de 3 mm.
Pegamento de 2 componentes (relleno).
Cartulina negra o plástico(Disco giratorio).
Tablero de madera de 3 mm (Soportes y tapas).
Tubo PVC de fontanería (Blanco de desagüe, 40 mm).
Tubo PVC de fontanería (Gris de desagüe, 50 mm).
3 Tornillos de acero inoxidable pequeños (para que no se oxiden en intemperie).
Arandelas de acero de varias medidas.
Presilla de acero de 2,5 mm.
Pintura Gris y Blanca.
Fotodetector de Infrarrojos proviene de desguace de una impresora.
Cable de 4 hilos 6 m.

Fuente original: reparatumismo.org

Este circuito no cuenta con tableta de circuito impreso  Tabletas de circuito impreso

De interés

Les agradeceria que toda consulta se haga a través de los Foros Electrónica y Electricidad, ya que en ocasiones me es imposible atenderlas con prontitud, y en el foro, alguien puede hacerlo antes que alguno de los editores del sitio. De antemano, gracias.

Circuitos Impresos: Sitio en el cual te diseñan el circuito impreso, lo que tienes que hacer es registrarte y escribir un post en el cual describes el circuito y colocas el diagrama o la URL donde se encuentra. únicamente desarrollar circuitos no muy complejo, dado que es un servicio gratuito.

Curso básico de electrónica: Estimados amigos, es un gusto para nosotros poner al alcance de ustedes este modesto curso de electrónica, con esto queremos hacer realidad lo que tanto nos han pedido. Busca el vínculo en el índice.

Electrónica molecular: A partir de la fecha ( 26/04/2008), hemos creado la sección, para tenerte al tanto sobre las noticias de esta rama de la ciencia electrónica.

NOTA: Los circuitos aquí publicados, en su mayoría no han sido probados físicamente, el buen funcionamiento o no de los mismos, es responsabilidad del ensamblador.

Robótica

Robótica, la robótica en su forma más simple
Robótica: Es la rama de la tecnología en la cual se diseñan máquinas que intentan emular las acciones ejecutadas por el ser humano. De hecho, los robots ya son usados para llevar a cabo tareas extremedamente pesadas para una persona, un ejemplo es el montaje de partes de automóviles, camiones, etc.

Circuitos Impresos

Todo circuito electrónico necesita un medio para ensamblarlo, esta es la función de los circuitos impresos ( PCB ). Originalmente vienen en placas vírgenes de baquelita o fibra de vidrio y una capa delgada de cobre en el cual se plasma o diseña el circuito basado en el diagrama o esquema del circuito.