SENSOR DE LUZ

1. Objetivo:

Construir un sensor de luz para luego programarlo y controlarlo mediante matlab este debe tener cuatro fases:

Ambiente iluminado

Media luz

Poca luz

Oscuro

Penumbra

2. DESCRIPCION:

Un LDR es una resistencia variable, que varía su valor dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre su superficie. Cuanta más intensidad de luz incide en la superficie de la LDR menor será su resistencia y cuanto menos luz incide mayor será la resistencia. Suelen ser utilizados como sensores de luz ambiental o como una fotocélula que activa un determinado proceso en ausencia o presencia de luz.

Un sensor de luz se compone de una LDR como parte de un divisor de tensión resistivo.

Ejemplo:

Vout=((Rbotton/(Rbottom+Rtop))*Vin

Si la LDR es usada como Rtop, como en el primer circuito, da tensión alta (HIGH) en la salida cuando la LDR está en la luz, y una tensión baja (LOW) en la salida cuando la LDR está en la sombra.

La acción del divisor de tensión es inversa cuando la LDR es usada como Rbottom

en lugar de Rtop, como en el segundo circuito. El circuito da tensión Baja (LOW) en la salida cuando la LDR está en la luz, y una tensión alta (HIGH) en la salida cuando la LDR está en la sombra. El circuito divisor de tensión dará una tensión de la salida que cambia con la iluminación, de forma inversamente proporcional a la cantidad de luz que reciba (sensor de oscuridad).

Para el proyecto se uso otro circuito que vimos más conveniente para su aplicación, el circuito es el siguiente:

Para luego hacer la conexión del circuito con la computadora por medio del puerto paralelo y así poderlo programar y controlar por medio de Matlab.

3. MARCO TEORICO:

FOTORRESISTENCIA

Fotocelda o fotorresistencia cambia su valor resistivo conforme la intensidad de luz que incide en su superficie sensitiva.

Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.

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

Características

Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un fotorresistor está 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 las elasticidades del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.

Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide la célula. Cuanto más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV).

La variación 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 señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.

Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.

También se fabrican fotoconductores de Ge: Cu que funcionan dentro de la gama más baja "radiación infrarroja".

LM 324

El LM324 está compuesto por cuatro amplificadores operacionales de alta ganancia, diseñados para trabajar con fuente de alimentación simple. Sin embargo, también son capaces de funcionar con una fuente de alimentación doble.

Se puede utilizar para aplicaciones tales como: Bloques de ganancia DC, amplificadores y en cualquier circuito típico con amplificadores operacionales. Los cuales ahora son mas sencillos de implementar utilizando alimentación simple. Por ejemplo, el LM324 puede funcionar diréctamente a la tensión de 5V, tensión utilizada habitualmente en electrónica digital, sin necesidad de implementar otra fuente de alimentación doble de +/- 15Vdc.

Características especiales

Trabajando en la zona lineal, el rango de tensión de entrada en modo común incluye masa. Y la tensión de salida también puede aproximarse a masa, incluso cuando se trabaja con alimentación simple.

La ganancia de frecuencia unitaria está compensada con la temperatura. La intensidad de polarización de entrada (Input bias current) está también

compensada con la temperatura

Ventajas

Se elimina la necesidad de fuentes de alimentación dobles. Cuatro amplificadores operacionales en un solo componente. Permite entradas cercanas a GND (masa) y la tensión de salida también

llega GND.

Bajo consumo de energia, apropiado para funcionar a baterías.

Características

Internamente compensado en frecuencia para ganancia unidad Alta ganancia en DC (100 dB) Gran ancho de banda (ganancia unidad) 1MHz (compensada con la

temperatura) Alto rango de alimentación:

o Alimentación simple: entre 3V y 32Vo Alimentación doble: entre +/- 1,5V y +/- 16V

Consumo de corriente muy bajo (700 µA) independiente de la alimentación Muy baja corriente de polarización de entrada (45 nA) (compensado con la

temperatura) Bajo offset de voltaje de entrada (2mV) y offset de corriente (5 nA) El rango de voltaje de entrada en modo común incluye masa. El rango de voltaje diferencial en la entrada es igual al voltaje de

alimentación. Excursión máxima del voltaje de salida: desde 0V hasta V+ - 1,5V

Diagrama de conexión

4. PROCEDIMIENTO

Primeramente se construyo el siguiente circuido de un sensor LDR:

Al armar el circuito anterior se logro siguiente:

Para luego conectarlo a la PC por medio del puerto paralelo, una vez conectado a la PC se empezó a programar logrando el siguiente código:

%CREO EL PUERTO

dio=digitalio('parallel','lpt1');

addline(dio,0:7,0,'in');

out = getvalue(dio); %out = bin2dec(num2str(out));

%ACTUALIZANDO LA VARIABLE

while 1

out = getvalue(dio);

out = bin2dec(num2str(out));

switch out

case 255

disp('ambiente iluminado')

case 127

disp('media luz')

case 63

disp('poca luz')

case 47

disp('oscuro')

case 31

disp('penumbra')

otherwise

disp('error')

end

pause(2)

end

Figura obtenida del Matlab

Así luego llamar la función Sensor Luz con una actualización de tiempo de 2 segundos, el Matlab y nos da los siguientes resultados:

sensorluz

Warning: This Parallel adaptor ('parallel') will

not be provided in future releases

of Data Acquisition Toolbox. Instead, it will be

available as a separate download.

See Solution 1-5LI9OA for details.

ambiente iluminado

ambiente iluminado

ambiente iluminado

error

error

error

error

oscuro

oscuro

poca luz

poca luz

poca luz

media luz

media luz

media luz

ambiente iluminado

ambiente iluminado

ambiente iluminado

ambiente iluminado

??? Operation terminated by user during ==>

sensorluz at 23

Para detener el proceso se hace ctrl C. Así logrando lo que nos propusimos con el proyecto de controlar la iluminación de un ambiente.

5. CONCLUSIONES

Podemos decir que se aprendió todo lo