SENSOR DE LUZ CON FOTORRESISTENCIA

IntroduccinLa siguiente prctica es muy sencilla, por medio de una fotoresistencia se activa un led al momento de que la luz es interrumpida, es decir acercando un objeto a este sensor. Circuito

: Material 1 resistencia 10k 1 resistencia 1k 1 potencimetro 10k 1 fotoresistencia 1 TL084 1 led

Una fotorresistencia es un componente electrnico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede tambin ser llamado concha de day coronel fotorresistor, fotoconductor, clula fotoelctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su nombre en ingls light-dependent resistor. Su cuerpo est formado por una clula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su smbolo elctrico.

El valor de resistencia elctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en l (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando est a oscuras (varios megaohmios).

CaractersticasUn fotorresistor est hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energa para saltar la banda de conduccin. El electrn libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores tpicos varan entre 1 M, o ms, en la oscuridad y 100 con luz brillante. Las clulas de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia segn la cantidad de luz que incide la clula. Cuanto ms luz incide, ms baja es la resistencia. Las clulas son tambin capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV). La variacin del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la seal luminosa vara con rapidez. El tiempo de respuesta tpico de un LDR est en el orden de una dcima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rpidas de iluminacin que podran hacer inestable un sensor (ej. tubo

fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de da o es de noche) la lentitud de la deteccin no es importante. Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artculos de consumo, como por ejemplo en cmaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles. Tambin se fabrican fotoconductores de Ge:Cu que funcionan dentro de la gama ms baja "radiacin infrarroja". Una fotorresistencia o resistor dependiente de la luz, cuya siglas (LDR) se originan de su nombre en ingls Light-Dependent Resistor es un componente electrnico que tiene la caracterstica de disminuir su resistencia con el aumento de intensidad de luz incidente. Tambin se le llama fotorresistor, fotoconductor, clula fotoelctrica . Los fotorresistor estn hechos de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energa para saltar la banda de conduccin. El electrn libre que resulta (y su hueco asociado) conduce electricidad, dando como resultado la disminucin de la resistencia. Un dispositivo fotoelctrico puede ser intrnseco o extrnseco. En dispositivos intrnsecos, los nicos electrones disponibles estn en la banda de la valencia, por lo tanto el fotn debe tener bastante energa para excitar el electrn a travs de toda la banda prohibida. Los dispositivos extrnsecos tienen impurezas agregadas, que tienen energa de estado a tierra ms cercano a la banda de conduccin puesto que los electrones no tienen que saltar lejos, los fotones ms bajos de energa (es decir, de mayor longitud de onda y frecuencia ms baja) son suficientes para accionar el dispositivo La LRD es quizs una de las ms utilizadas en los sistemas sensores para robtica compiten a gran escala con los fototransistores. Para comenzar debes saber que las LDR's son resistores que varan su valor de acuerdo a la intensidad de la luz, razn por la cual se trata de un sensor analgico, es decir que siempre toma valores distintos, no podras tomar un valor lgico 1 o 0 como en lgica digital, pero nos la podemos arreglar con un par de trucos. La fotocelda en total oscuridad puede llegar a tomar valores de 1M ...si no es ms, y a plena iluminacin a unos pocos k's o quizs menos. Lo que se puede hacer, es un arreglo entre la fotocelda al polo (-) y una resistencia fija al polo (+), de esa manera el punto de unin entre estos dos componentes podr tomar dos valores segn la variacin de la LDR, seal que se puede utilizar como salida del sensor, este tipo de circuitos es conocido como divisor de tensin...

El tema es que la seal aun sigue siendo analgica, y para convertirla en seal digital podramos utilizar un disparador Schmitt como el CD40106 que tiene 6 disparadores inversores en su interior, y nos quedara averiguar las caractersticas de la fotocelda y la tensin de disparo del Schmitt y as seleccionar el nivel de tensin al que quieres trabajar, lo cual podras hacerlo con un potencimetro en lugar de la resistencia de 10k.

Con el potencimetro P1 puedes seleccionar la sensibilidad a tu gusto, bueno, con alguna que otra limitacin. Si deseas realizar los clculos para averiguar la tensin en el punto medio, lo puedes hacer del siguiente modo...V = LDR * (Vcc/(LDR+R1))

y as sabrs el nivel de tensin en distintas situaciones. Esta no es la nica forma, tambin puede darse el caso opuesto, observa...

Todo depende de la forma en que deseas trabajar, en el caso anterior la seal lgica obtenida a plena iluminacin es "0", mientras que en esta ltima es "1". Ahora bien, Teniendo un poco de conocimiento de compuertas lgicas tambin puedes adoptar este circuito...

La lgica de funcionamiento es "1" a plena iluminacin, aunque la puedes regular con R2. Existe otra posibilidad an ms interesante y recomendada, se trata de utilizar un amplificador operacional con la intencin de no afectar al divisor de tensin...

Aqu el AO. se conect como seguidor de tensin, observa la realimentacin negativa, esta conexin es conocido como configuracin buffer, es decir, amplificamos un poco la seal para evitar prdidas y as no obtener resultados inesperados, respecto al operacional utilizado bien puede ser el 741, el LM833 que es un doble operacional, o el LM324 que posee 4 operacionales en su interior, hay muchos de los cuales puedes elegir. Todava hay ms, y es que puedes usar un transistor en corte y saturacin para activar un rel por ejemplo, veamos eso...

En este caso, la salida del divisor de tensin est en el cursor del potencimetro, al iluminar la fotocelda se alimenta la base del transistor y este pasa a plena saturacin. La sensibilidad del circuito se ajusta con P1. Respecto al modo de configuracin de transistores para que trabajen en modo corte y saturacin puedes consultar la siguiente seccin... E.Digital -->

Transistores No viene mal un ejemplo ms, observa este circuito...

En este esquema puedes ver los transistores en drlington, es con la idea de aumentar la ganancia del circuito y obtener un corte ms profundo en el divisor de tensin, el tema es que con este ltimo circuito el rel se mantiene inactivo siempre que haya iluminacin en la LDR, y cuando esta iluminacin se interrumpe se acciona el rel. Bueno, espero te haya sido de utilidad...