Este termómetro de cuatro niveles es un sistema electrónico sencillo y fiable, diseñado para monitorizar la temperatura ambiente en el interior de una habitación. Utiliza cuatro LED de colores (azul, verde, amarillo y rojo) para indicar los diferentes umbrales de temperatura. El LED azul se enciende cuando hace frío, el LED verde indica una temperatura ideal (alrededor de 20–25 °C), el LED amarillo señala un calor moderado y el LED rojo se ilumina si la temperatura supera un umbral alto (más de 30 °C, por ejemplo). Esta lectura intuitiva es perfecta para su uso en espacios como un dormitorio, una cocina o una oficina.
El circuito se basa en un amplificador operacional cuádruple LM324, un componente muy común en aplicaciones analógicas. Contiene cuatro amplificadores independientes en un encapsulado DIP-14, funcionando con una alimentación simple de +3 V a +32 V (o ±1.5 V a ±16 V). Tiene un bajo consumo (1 mA típico), un ancho de banda de 1 MHz y una velocidad de respuesta (slew rate) de 0.5 V/µs. En este montaje, cada comparador integrado compara la tensión generada por la termistancia con una tensión de referencia específica, activando el encendido del LED correspondiente al rango de temperatura medido.
El sensor de temperatura utilizado es una termistancia NTC 100kΩ MF52AT, un sensor de tipo Coeficiente de Temperatura Negativo cuya resistencia disminuye cuando aumenta la temperatura. A 25 °C, su resistencia es exactamente 100 kΩ, con una tolerancia de ±1 %. Presenta un coeficiente B de 3950 K, lo que le confiere una buena precisión para aplicaciones de medición de temperatura ambiente. La tensión de salida del divisor de tensión (con una resistencia fija) varía de forma predecible con la temperatura, lo que permite una comparación eficaz a través de las entradas de los comparadores del LM324.
Para asegurar una visualización clara y evitar que varios LED estén encendidos al mismo tiempo, el circuito utiliza tres transistores NPN tipo 2N3904. Este pequeño transistor estándar puede soportar una corriente de colector de hasta 200 mA, con una ganancia típica (hFE) de 100 a 300 y una frecuencia de transición ft de 300 MHz. Actúan como interruptores para apagar automáticamente los LED que no corresponden a la temperatura actual, asegurando así una indicación precisa.
Todo el montaje está alimentado con 5 V regulados, suministrados por un regulador de tensión L7805. Este regulador lineal puede entregar una corriente de salida de hasta 1 A, con una tensión de entrada mínima de 7.5 V, y cuenta con protección contra sobrecalentamiento y cortocircuitos. Garantiza una tensión estable, esencial para asegurar umbrales de comparación fiables en un sistema analógico.
Además de su función principal, este montaje también puede servir como una luz decorativa nocturna, gracias a sus LED de colores que crean un ambiente luminoso discreto. Su sencillez de diseño, bajo coste y consumo moderado lo convierten en un proyecto ideal para aficionados a la electrónica que deseen combinar utilidad y estética.
Esquema
Más información sobre los principales componentes de este montaje
Termistancia NTC MF52AT: sensor térmico preciso y compacto
La termistancia NTC MF52AT es un sensor de temperatura con coeficiente negativo (NTC), lo que significa que su resistencia disminuye al aumentar la temperatura. Este tipo de sensor se utiliza ampliamente en aplicaciones de medición de temperatura debido a su alta precisión y facilidad de uso. La MF52AT tiene una resistencia nominal de 100 kΩ a 25 °C, lo que la convierte en una opción ideal para proyectos de monitoreo térmico con un rango de temperatura moderado. Su coeficiente B es de aproximadamente 3950 K, lo que implica que la relación entre temperatura y resistencia está bien definida, permitiendo mediciones precisas cuando se utiliza en un circuito divisor de tensión.
Una de las ventajas de esta termistancia es su rápida respuesta a los cambios de temperatura, lo que permite una detección casi instantánea de variaciones en la temperatura ambiente. También ofrece muy buena estabilidad a largo plazo, lo cual es esencial en aplicaciones donde la fiabilidad es clave. El rango de temperatura de la MF52AT generalmente va de -40 °C a +125 °C, por lo que es adecuada para una amplia gama de aplicaciones domésticas e industriales. Según la precisión requerida, es importante tener en cuenta que la termistancia puede requerir calibración o compensación para aplicaciones críticas.
Esta termistancia se usa frecuentemente en circuitos sencillos, como termómetros con LED, reguladores de temperatura o incluso dispositivos de protección contra sobrecalentamiento. Gracias a su pequeño tamaño y bajo consumo de energía, sigue siendo una opción popular para proyectos electrónicos de bajo coste.
LM324: amplificador cuádruple versátil para aplicaciones analógicas
El LM324 es un amplificador operacional cuádruple muy utilizado en circuitos electrónicos debido a su bajo coste y sus características adaptadas a una amplia gama de aplicaciones. Este componente contiene cuatro amplificadores operacionales independientes, lo que permite realizar varios comparadores o filtros con un solo circuito integrado. El LM324 funciona con una tensión de alimentación entre 3 V y 32 V (o ±1.5 V a ±16 V con alimentación simétrica), lo que lo hace muy flexible para montajes de baja o alta tensión. Su consumo típico es de 1 mA por canal, lo cual es particularmente ventajoso para circuitos de bajo consumo.
El ancho de banda del LM324 es de 1 MHz con una ganancia unitaria de 1, suficiente para muchas aplicaciones analógicas, aunque menos adecuado para circuitos de alta frecuencia. La velocidad de respuesta (slew rate) es de 0.5 V/µs, un buen compromiso entre rapidez y precisión para la mayoría de las aplicaciones comunes. Este circuito también ofrece una tensión de offset de entrada típica de 2 mV, y puede utilizarse con tensiones de entrada cercanas a masa (0 V), lo cual es una ventaja para muchos sistemas que requieren mediciones muy cercanas a cero.
El LM324 es particularmente adecuado para aplicaciones como filtros activos, comparadores de tensión, amplificadores no inversores y circuitos de acondicionamiento de señal. Gracias a su robustez y facilidad de uso, sigue siendo un componente muy valorado en la electrónica analógica.
L7805: regulador de 5 V fiable para alimentaciones estables
El L7805 es un regulador de tensión lineal de la serie 78xx, diseñado para proporcionar una tensión de salida fija de +5 V. Es uno de los reguladores más utilizados en circuitos electrónicos que requieren una alimentación estable, especialmente para alimentar microcontroladores, sensores o módulos lógicos. El L7805 funciona típicamente con una tensión de entrada entre 7 V y 20 V, aunque el rango máximo puede llegar hasta 35 V según la versión. Para asegurar una regulación correcta, se recomienda mantener una diferencia mínima de 2 V entre la entrada y la salida (tensión de caída).
Este componente puede entregar una corriente de salida de hasta 1 A, y algunas versiones con disipador pueden alcanzar hasta 1.5 A. Dispone de protecciones internas contra cortocircuitos, sobrecalentamiento y sobrecorriente, lo que lo hace muy fiable en entornos diversos. El L7805 suele ir acompañado de condensadores de filtrado (típicamente 0.33 µF en la entrada y 0.1 µF en la salida) para mejorar la estabilidad y reducir las oscilaciones.
Gracias a su sencillez de implementación, robustez y bajo coste, el L7805 sigue siendo un componente esencial para muchos proyectos electrónicos que requieren una alimentación regulada de 5 V, especialmente en robótica, domótica o electrónica embebida.
Transistor NPN 2N3904: versátil y fiable
El 2N3904 es un transistor bipolar NPN ampliamente utilizado en circuitos electrónicos para funciones de amplificación o conmutación. Está diseñado para aplicaciones de baja potencia, con una tensión máxima colector-emisor (Vce) de 40 V y una tensión base-emisor (Vbe) máxima de 6 V. Este transistor puede soportar una corriente de colector (Ic) de hasta 200 mA, lo cual es ideal para controlar LED, relés o pequeños motores. Su ganancia en corriente continua (hFE) típica varía entre 100 y 300, asegurando una buena amplificación en montajes comunes.
La frecuencia de transición (ft) del 2N3904 es de aproximadamente 300 MHz, lo que lo hace apto para aplicaciones de alta frecuencia en circuitos RF o de audio. También presenta un tiempo de conmutación rápido, generalmente inferior a 300 ns, por lo que resulta útil en circuitos digitales o PWM. Ligero, económico y fácil de integrar (encapsulado TO-92), el 2N3904 es una opción ideal para aficionados y profesionales de la electrónica.