Sensor efecto fotoeléctrico

BJETIVOS

o Implementar para ensayo circuito de luzmás.

Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio. 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.

|[pic] |[pic] |

|Fig. N° 2: “Aspecto físico y símbolo de una foto-resistencia”. |

- Fusible

Es un hilo conductor construido en aluminio, níquel o cobre, con una delgada capa de recubrimiento. Generalmente se encuentra dentro de un tubo de vidrio con unas caperuzas metálicas en el exterior que sirven para hacer contacto con el resto del circuito. Como se construyen de diferentes espesores o diámetros, están en capacidad de soportar cantidades de corriente a través de ellos. Se utilizan en un circuito para proteger a los otros elementos contra una sobrecarga producida por un cortocircuito. La corriente en exceso derrite el elemento en el fusible y abre el circuito, con esto se logra que el daño ocurra solamente en el fusible y no en el resto del aparato. El fusible que se ha quemado se puede reemplazar por uno nuevo, luego se repara la falla que ocasionó la sobrecarga.

|[pic] |[pic] |

|Fig. N° 4: Aspecto físico y símbolo de un Fusible. |

- Transistor BJT

El transistor de unión bipolar es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La

denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.

Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS.

Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:

▪ Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga.

▪ Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

▪ Colector, de extensión mucho mayor. La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial. En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector.

El transistor posee tres estados de operación: estado de corte, estado de saturación y estado de actividad.

|[pic] |[pic] |

|Fig. N° 5: Aspecto físico de una bobina. |

DESARROLLO

La salida del amplificador operacional (Vout) la conectaremos a la base de un transistor NPN (a través de una resistencia de control).

Cuando el transistor reciba en su base una señal de valor alto, pondrá a nivel bajo su colector, cerrando así el relé y encendiendo la luz o lámpara nocturna, éste estado se mantendrá

hasta que el valor de entrada al transistor caiga. Cuando la entrada del operacional caiga (lo que quiere decir que la intensidad lumínica ha aumentado, y por lo tanto el valor de Va disminuido) los contactos del relé se abrirán y apagaran la lámpara del circuito acoplado.

Por lo tanto, estos serían los dos funcionamientos:

• Poca luz: Va>Vb –> Vout = +12V –> Transistor ON –> Relé ON –> Lámpara encendida.

• Mucha luz: Va Vout= 0V –> Transistor OFF –> Relé OFF –> Lámpara apagada.

Los condensadores y resistencias que veis en el circuito serán, simplemente, para controlar y asegurar el buen funcionamiento del circuito, es decir, no tener corrientes ni tensiones no deseadas.

PASOS A SEGUIR PARA LA CONSTRUCCION DEL CIRCUITO.

- El circuito posee dos componentes muy importantes: la foto-resistencia y el amplificador operacional LM358, este último se ha configurado como un comparador de voltaje. El relé de salida se activa cada vez que el nivel de luz incidente sobre la fotocelda es bajo, para fijar dicho umbral o nivel de disparo se utiliza el potenciómetro R3. El circuito se debe alimentar con una fuente de +12VCD.

- Antes de iniciar el ensamble del circuito, debemos estar seguros de tener todos los componentes necesarios. De esta forma, el trabajo se hace más rápido ya que no hay interrupciones, para esto debemos revisar con cuidado la lista de materiales.

- La luz nocturna automática se ensambla sobre un circuito impreso referencia k-161, en el que se incluyen todos los componentes y las conexiones para la fuente de alimentación y los contactos de relé de salida. Se debe tener mucho cuidado para ubicar los componentes en forma correcta .Por ejemplo, el diodo, el condensador y el circuito integrado deben conservar una polaridad adecuada.

- El circuito terminado se puede utilizar, por ejemplo, para encender una lámpara exterior cuando cae la noche. La conexión se debe

hacer de tal forma que la foto-resistencia quede ubicada encima de la fuente de luz, esto para garantizar que al activarse la lámpara por medio del relevo no se estimule nuevamente la foto -resistencia y haga que la luz se apague. Para ajustar el nivel en que se activa el relé, se utiliza el potenciómetro R3. No olvide que la fuente de alimentación para este circuito es de + 12VDC y que en caso de instalarlo en el exterior debe protegerlo de la lluvia y otros factores que puedan alterar su funcionamiento.

|[pic] |

|Fig N°6: Materiales para la construcción del circuito |

TRABAJO DE LABORATORIO

...