Ldr

Universidad de Guadalajara Centro Universitario de la Costa Sur

Reporte de práctica 2 “Caracterización de un LDR” Materia Sensores e instrumentación Carrera Licenciatura en ingeniería mecatrónica Autor Luis Guillermo Colmenares Corona José Luis Partida Mariscal

06 de noviembre de 2017

Índice Introducción .......................................................................................................... 3 Objetivos .............................................................................................................. 3 Material utilizado .................................................................................................. 3 Equipo utilizado .................................................................................................... 3 Marco teórico........................................................................................................ 3 Desarrollo ............................................................................................................. 4 Cálculos ............................................................................................................... 4 Diagramas y códigos ............................................................................................ 5 Mediciones ........................................................................................................... 6 Conclusiones ........................................................................................................ 6 Anexos ................................................................................................................. 7

Índice de figuras Figura 1 ................................................................................................................ 5 Figura 2 ................................................................................................................ 5 Tabla 1 ................................................................................................................. 6 Figura 3 ............................................................................................................... 7 Figura 4 ................................................................................................................ 7 Figura 5 ................................................................................................................ 8

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1. Introducción Los sensores tienen distintos principios de funcionamiento, existen resistivos, capacitivos, sónicos, ultrasónicos, magnéticos, etc, estos utilizan el cambio en la variable de su principio de funcionamiento para después hacer una caracterización y poder determinar el valor de la magnitud física que se está midiendo. En esta práctica se utilizará un LDR, y se realizará un circuito simple para medir la variación de luz del entorno haciendo una caracterización y una relación del voltaje del LDR con los lúmenes medidos por un luxómetro. 1.1 Objetivos Implementación de un circuito para la caracterización de los lúmenes detectados en relación a la variación del voltaje de un LDR. 1.2 Material utilizado  2 resistencias de 10kΩ  1 resistencia de 220Ω  1 LDR  1 Tarjeta Arduino Uno  IDE Arduino  1 LED ultra brillante  1 fuente de voltaje de 12V  Cables 1.3 Equipo utilizado  

Multímetro Luxómetro

2. Marco teórico Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, foto resistor o foto resistencia. Un LDR en algunos casos puede descender tan bajo como 50Ω o llegar aumentar hasta varios MΩ. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo (transición de oscuro a iluminado). Debido a que la resistencia de nuestro LDR varía de acuerdo al cambio de un flujo luminoso, necesitamos aprovechar esta variación de resistencia para determinar la potencia luminosa a la que está expuesto nuestro LDR. Sabemos que el LDR, aumenta su resistencia al disminuir la potencia luminosa e inversamente, disminuye su resistencia al aumentar esta potencia. Para medir la variación de la potencia luminosa se utiliza un luxómetro. Un luxómetro es un instrumento de medición que permite medir la iluminancia real de 3

un ambiente. La unidad de medida es el lux (lx), este contiene una célula fotoeléctrica que capta la luz y la convierte en impulsos eléctricos, los cuales son interpretados y representada en un display o aguja con la correspondiente escala de luxes. 3. Desarrollo Para el desarrollo de la práctica, se tomó en cuenta que el LDR, debía estar contenido en un ambiente donde la variación de la luminosidad pudiese ser controlada y que también la célula fotoeléctrica del luxómetro debía estar en este mismo ambiente. Para cumplir las anteriores condiciones, se optó por introducir la célula foto eléctrica del luxómetro, el LDR, y un LED ultra brillante dentro de una caja impidiendo así que gran cantidad de luz del exterior afectara las mediciones. Se implementó un pequeño programa y se utilizó la tarjeta Arduino para, mediante PWM, variar la intensidad lumínica de un LED ultra brillante. Gracias al puerto serie del microcontrolador contenido en la tarjeta Arduino, se pudo enviar datos desde una Laptop para controlar el programa desde esta. Este sistema simple, se muestra en las imágenes de la sección de anexos. Se implementó el circuito de la Figura 1, y mediante un multímetro, se midió y registró la variación de voltaje que ocurría en el LDR, y la potencia lumínica en luxes cuando se variaba el voltaje del LED con PWM. 3.1 Cálculos Se calcula la resistencia que tiene el LDR de acuerdo a su voltaje y la corriente que circula por el circuito. Para este ejemplo, sólo se calculará la primera medición de la sección “mediciones”, a 0 luxes. Encontrar la corriente total: 𝐼𝑅1 =

𝑉𝑅1 𝑅1

Debido a que es un circuito serie: 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐼𝑅1 =

𝑉𝑅1 𝑅1

El voltaje del LDR a 0 luxes es de: 11.85 v y el de la fuente es de 12 v Ya que ambas resistencias son del mismo valor: 𝑉𝑅1 =

(12 𝑣 − 11.85𝑣) = 0.075 𝑣 2

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𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =

0.075𝑣 = 7.5𝑢𝐴 10𝑘Ω

Finalmente la resistencia del LDR: 𝑅𝐿𝐷𝑅 =

𝑣𝐿𝐷𝑅 11.85 𝑣 = = 1.58 𝑀Ω 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 7.5 𝑢𝐴

3.2 Diagramas y códigos

Figura 1. Circuito implementado para identificación de la variación de voltaje de acuerdo a la potencia luminosa.

. Figura 2. Código utilizado para variar el voltaje de un LED ultra brillante desde el puerto Serial utilizando PWM. 5

3.3 Mediciones

𝒗𝑳𝑫𝑹 11.85 v 8.68v 6.9v 6.3v 5.9v 5.17v 4.56v 4.24v 4v 1.6v

Luxes 0 21 50 65 82 150 200 230 250 295 Tabla 1. Mediciones obtenidas

𝑹𝑳𝑫𝑹 1.58 MΩ 52.289 KΩ 27.058 KΩ 22.105 KΩ 19.344 KΩ 15.139 KΩ 12.258 KΩ 10.927 KΩ 10 KΩ 3.076 KΩ

4. Conclusiones Debido a que el LDR es un sensor con un principio de funcionamiento resistivo, para aprovechar ese cambio de resistencia se debe implementar un circuito para medir el voltaje que hay en el LDR cuando este varía su resistencia debido a la potencia luminosa del entorno. Realmente lo importante es la caracterización del sensor LDR, pues los rangos de voltaje a medir variarán dependiendo del circuito implementado y su alimentación. Lo importante es establecer esa relación de a cuantos luxes detectados corresponde un valor “x” de voltaje medido.

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5. Anexos Sistema implementado para la medición

Figura 3. Implementación de software para la variación de la intensidad de luz del led

Figura 4. Dispositivos utilizados para la medición e implementación del circuito

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Figura 5.

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