Célula fotoeléctrica muy simple con solo 2 transistoresPosted on 29 abril 2013 by inventable

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Hola amigos, como prometido, publico esta vez un interruptor con célula

fotoeléctrica muy simple. Trabaja con el mismo principio del  temporizador  que he

publicado poco tiempo atrás pero en este caso, la activación se hace con la luz en

lugar del pulsador. No obstante la simplicidad, este circuito está proyectado para

tener histéresis, cosa fundamental si lo usamos como interruptor crepuscular.

Evitando explicaciones demasiado técnicas, la histéresis consiste básicamente en

el hecho que el relé se activa cuando la luz que incide sobre la célula fotoeléctrica

baja de un cierto nivel pero para poder desactivar el relé es necesario que haya

más luz respecto a cuando se activó. Es decir, existen dos umbrales distintos, uno

para que el relé se active, el otro para que se desactive. La histéresis sirve para

evitar que en el crepúsculo o en los días de tormenta, el circuito se encienda y se

apague continuamente por encontrase entre la luz y la obscuridad (pasando

continuamente por la zona del umbral). En la industria, la mayor parte de los

dispositivos electrónicos de regulación tiene un sistema histéresis. En nuestro

interruptor se obtiene gracias a la resistencia de 4,7K que se encuentra en el

emisor del transistor BC558.

Ahora explico como funciona el circuito. En condiciones de luz, la célula

fotoeléctrica (LDR) se encuentra iluminada, su valor de resistencia es bajo y por lo

tanto, la tensión en ella es casi positiva (porque está conectada a positivo). Por

este motivo el transistor BC558 de tipo PNP no conduce y por lo tanto no alimenta

el segundo transistor BC548 (de tipo NPN) que a su vez, no activa el relé. En

condiciones de obscuridad en vez, el valor de resistencia de la célula fotoeléctrica

(LDR) aumenta significativamente, por lo tanto, la tensión en ella será más

negativa y esto permite al transistor BC558 de entrar en conducción (los

transistores PNP entran en conducción cuando la tensión en la base es negativa de

por lo menos 0,6V respecto a sus emisores). Una vez que el transistor conduce,

entrega corriente al segundo transistor (BC548) y este a su vez empieza a conducir

activando el relé.

El trimmer nos permite de regular el umbral de activación del circuito. La

resistencia en serie con el trimmer sirve para evitar un ecceso de corriente en el

caso que el trimmer se encuentre al mínimo y la célula fotoeléctrica reciba mucha

luz. Al inicio del artículo muestro la distribución de los componentes en la plaqueta

y un ejemplo de conexión a una lámpara de 220V (o 110V). Para los que desean

conectar el circuito a una tira de leds, es necesario usar los contactos auxiliares

que se encuentran cerca de las salidas del relé como se puede ver en la figura.

Para el funcionamiento normal del circuito se puede usar una tensión de

alimentación entre 9V y 15V aunque si en base a la tensión es necesario elegir el

relé adecuado. En el modelo que he construido yo he usado 12V (en realidad era

una fuente no regulada con salida de tensión muy variable en base al consumo).

Elenco de materiales

2 resistencias de 4,7K 1/4W

1 resistencia de 1K 1/4W

1 resistencia de 47K 1/4W

1 trimmer de 500K

1 LDR (célula fotoeléctrica)

1 diodo 1N4005 (o 1N4007)

1 transistor BC548 (o BC547)

1 transistor BC558 (o BC557)

1 relé 12V doble

3 conectores con borneras de 2 vías

1 conector con borneras de 3 vías

1 circuito impreso

En la figura podemos ver el diseño del circuito impreso. El relé que yo he usado es

doble y para aumentar la capacidad de corriente de este he conectado los

contactos en paralelo. Los contactos de salida son tres porque los relés poseen

también una salida “normalmente conectada” (NC) que podemos usar si nuestro

circuito debiera trabajar al contrario.

Les cuento que el nuestro circuito puede también ser usado como barrera

fotoeléctrica. Para ello basta simplemente iluminar nuestra célula fotoeléctrica con

un rayo de luz creado por nosotros (leds, lamparillas, linternas, laser, etc.) que se

encuentre del otro lado del pasaje que queremos controlar. Cuando una persona

(un animal o un objeto) pasa a través de esta “barrera”, el rayo de luz será

interrumpido y por lo tanto se activará el relé. Si quieren usarlo de esta manera,

les aconsejo de agregar un tubo obscuro de pocos centímetros a la célula

fotoeléctrica para evitar interferencias luminosas.

Tratando de no ponerme demasiado nostálgico, les cuento que cuando yo tenía 11

años proyecté y construí un sistema como el que les muestro para avisar a mi

madre cuando entraba una persona en el pequeño bazar que teníamos.

Lamentablemente la mitad de las veces no funcionaba. A esa edad, sabía muy

poco de electrónica y el proyecto no estaba muy bien hecho. 

Las vueltas de la vida me han llevado a construir nuevamente un sistema de este

tipo algunos años atrás pero en este caso, no obstante la electrónica fuera siempre

muy simple, el sistema era realmente bello. Para que se den una idea les muestro

algunas fotos. Era una instalación interactiva para una empresa aquí en Italia.

Como pueden ver en las imágenes los generadores de luz estaba hechos con

diodos laser (un poco desenfocados para evitar riesgos a los ojos) . Esto les

demuestra que en electrónica se pueden hacer trabajos sofisticados usando

sistemas muy simples.

Aquí termina este artículo. Espero que les sea útil.

Hasta la próxima!!

 

[ Circuito impreso de la fotocélula (formato KiCad) ] (97)

 

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