Esquema del conmutador por luz. (Clic en la imagen para ampliarla).
Conjunto de circuitos conmutadores e interruptores que actúan bajo la acción de la luz, útiles para el encendido/apagado automático de lámparas de iluminación (interruptores crepusculares) y control de otras cargas eléctricas en función de la presencia o ausencia de luz. Como sensor suelen emplear una resistencia LDR, un fototransistor, o incluso una célula fotovoltaica.
Las LDRs son resistencias cuyo valor depende de la luz que las ilumina y son especialmente muy útiles en circuitos sensores de luz/oscuridad. En la oscuridad la resistencia de un LDR es muy alta, a veces tanto como 1 Megohmio, pero cuando son iluminadas con luz, su resistencia disminuye notablemente, incluso a pocas decenas de ohmios con iluminación intensa.
01- Circuito encendedor automático de luces, con LDR y Triac.
02- Circuito encendedor automático de luces con temporización (de desconexión)
03-Sencillo relé activado por luz, circuito muy básico.
04- Rele activado por luz LX.1161, de Nueva electrónica.
05- Interruptor crepuscular, alimentado directamente por red eléctrica.
06- Otro interruptor crepuscular, controlado por un 555.
07- Interruptor por luz automático con fototransistor, controlado por un 4060.
08- Interruptor por luz automático para farola de jardín, controlado por un 555 y un triac.
09- Circuito interruptor fotosensible, controlado por un 741 y un tiristor.
10- Relé activado por luz con el integrado temporizador 555, bastante sencillo.
11- LED sensor y detector de luz al mismo tiempo, usado como interruptor crepuscular.
12- Interruptor crepuscular de estado sólido para lámparas de iluminación, bastante compacto.
Este sensible circuito interruptor de luz automático está diseñado para ser conectado directamente a la red eléctrica de 220 V. El circuito conecta una lámpara de 220 V cuando anochece y la desconecta con la luz de la mañana. Las conmutaciones de realizan sin emplear un relé para evitar problemas de arcos eléctricos y el ruido causado por la bobina y los contactos del relé. Como interruptor se emplea un triac.
El control del interruptor luz automático se alimenta de la red eléctrica de 220V a través de R10, C4, D3, D2 y C3. El diodo zéner D3 limita esta tensión de alimentación a 15 voltios. El diodo zéner D1 establece una fuente de tensión de referencia de 8,2 V con la que alimenta el circuito sensor de luz ambiental R2-P1.
T1, T2, R4, R5, R6 y R8 constituyen un circuito disparador de Schmitt. Normalmente, T1 está en conducción y con ello, pone a T2 en estado de no conducción, y éste a su vez pone a T3 en estado de no conducción. Cuando la LDR R2 está iluminada por la luz ambiental, su resistencia es baja y la tensión en extremos del ajustable P1 es alta, por lo que la tensión de puerta del transistor MosFet T1 es alta, asegurnado la conducción de éste.
Sin embargo, con intensidades de luz bajas, la resistencia LDR R2 aumenta su valor, y por lo tanto la tensión en extremos de P1 disminuye, por lo que se reducirá la tensión de polarización puerta-fuente del transistor MosFet T1. Cuando la tensión de la puerta del MosFet disminuye por debajo de cierto nivel, T1 conduce muy poco y hace que T2 comience a conducir, y ello proporciona a T3 la corriente de base necesaria para que T3 entre en conducción. Con ello T3 proporciona la suficiente corriente a la puerta del triac para dispararlo y ponerlo en conducción, con lo cual cierra el circuito de la carga, las lámparas de 220 V, encendiéndose éstas.
El potenciómetro ajustable P1 regula la sensibilidad del circuito a la luz ambiental, debe ajustarse de manera que el circuito conecte las bombillas cuando la luz ambiental disminuya por debajo del umbral deseado.
Si es un interruptor que cuando está cerrado conecta el condensador C2 a la tensión de polarización de la puerta del transistor MosFet T1. Con ello, cuando está cerrado, la constante de tiempo de la célula R3-C2 hace que la tensión de polarización de la puerta de T1 varíe más lentamente frente a variaciones rápidas de la resistencia de la LDR R2. Esto es necesario para evitar que el circuito reaccione inmediatamente a rápidos cambios de intensidad de la luz ambiente.
Advertencia: Debido a que hay muchos puntos que están conectados a la tensión de red de 220 V es imprescindible alojar el circuito en una caja plástica o con buen aislamiento eléctrico. No trabaje con el circuito cuando esté conectado a la red eléctrica.
R1 = 2,2K R2 = Resistencia LDR R3 = 150K R4 = 15K R5 = 10K R6 = 27K R7 = 560 ohm R8 = 1,2K R9 = 1,2M R10 = 470 ohm R11 = 100 ohm C1 = 4,7 µF/16V tantalio C2 = 47 µF/16V C3 = 1000 µF/16V C4 = 470 nF/250V~(630V) C5 = 100 nF/630V D1 = 8,2V zener D2 = 1N4001 D3 = 15V/1W zener D4 = LED T1 = BS250 T2 = BC557B T3 = BC547B Tri1 = TIC226M (triac) F1 = Fusible 5A
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Circuito publicado por Marian Popescu (Rumanía) en |
Este circuito sensor de luz permite encender automáticamente una lámpara cuando la iluminación ambiental es baja (al anochecer) y mantendrá la lámpara encendida durante un determinado periodo de tiempo.
Este periodo de tiempo puede ser ajustado mediante P1 entre 1 y 5 horas. El interruptor es un relé semiconductor S202DS2 y el oscilador está realizado con un circuito integrado CD4060.
Mientras alguno de los dos transistores T4 y T5 estén en no conducción, el relé semiconductor IC2 no actúa. Cuando la luz ambiental es suficiente e incide en el fototransistor T3, T3 entra en conducción presentando una baja resistencia, y pone las bases de los transistores T2 y T4 a una tensión próxima a la de masa, y ello bloquea (pone en no conducción) a ambos transistores. T4 abierto hace que no opere el relé semiconductor IC2, y T2 abierto hace que el circuito integrado 4066 (IC1) permanezca bloqueado (ya que activa de forma continua su entrada de reset), y sus salidas Q permanecerán a nivel bajo. Con Q13 a nivel bajo, polariza al transistor T5 a conducción, pero al estar T4 bloqueado (no conducción), el relé seminconductor no opera.
Al llegar la noche, T3 aumenta mucho su resistencia interna, y a través de R7 se proporciona suficiente corriente de polarización de base a T2 y T4 para que pasen a estado de conducción. Al conducir T4, y como T5 también está en estado de conducción, circulará corriente por el led interno del relé semiconductor IC2, el cual se encenderá e iluminará el fototriac interno, entrando éste en conducción: El relé semiconductor opera y cierra el circuito de la lámpara, la cual lucirá.
Al mismo tiempo, al conducir T2, pone a nivel bajo la entrada de reset de IC1, el cual se desbloquea, y comienza a oscilar. Después del tiempo programado, su salida Q13 se pondrá a nivel alto, y polarizará la base de T5 de manera que T5 dejará de conducir. Ello hará que el relé semiconductor se desactive y apague la lámpara.
Cuando la luz vuelva a iluminar el fototransistor T3, éste pondrá en no conducción a los transistores T2 y T4, lo que provocará el reinicio del circuito a su estado incial y la lámpara se apagará (caso de que no hubiera vencido la temporización de IC1).
Este circuito no necesita una fuente de alimentación externa ya que está alimentado directamente de la propia red eléctrica: C5 limita la corriente y baja la tensión de alimentación, que es rectificada por el puente de diodos D1...D4, filtrada por C4, y limitada a 5,6 V mediante el diodo zéner D5. Como C5 actúa como una impedancia en serie reductora de tensión, ha de emplearse un tipo que tenga una tensión de trabajo mínima de 400 V, siendo preferible uno de 630 V. R5 ayuda a descargar C5 cuando el circuito sea desconectado de la red eléctrica.
El relé semiconductor S202DS2 es un fototriac optoacoplado fabricado por Sharp Electronics con encapsulado TO-220. Soporta tensiones máximas de 600 V pico a pico, corrientes máximas de 8 amperios, y la corriente mínima de disparo (a través del led interno) es de 8 mA.
Advertencia: El circuito está alimentado directamente de la red eléctrica de 220 V. Téngalo en cuenta al manipular el circuito, y alójelo en una caja plástica o con suficiente aislamiento eléctrico.
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Circuito publicado por Marian Popescu (Rumanía) en |
Este sencillo circuito excita un relé cuando a su fotoresistencia llega poca luz y se desexcita cuando incide luz sobre la superficie de la misma. En los contactos del relé podemos conectar lámparas, avisadores acústicos, motores, etc., para utilizarlo como interruptor crepuscular, fotocélula o antirrobo.
Un circuito tan general como éste puede tener un gran número de aplicaciones: Interruptor crepuscular para encender luces o activar motores al atardecer, contador de paso aplicando la fotoresistencia a un sitio de paso obligado que interrumpa la luz, antirrobo, etc.
Como puede observarse en el sencillo esquema eléctrico, el circuito utiliza un relé en lugar de un tiristor para poder alimentar cargas inductivas, motores, zumbadores y controlar lámparas de neón y halógenas, elementos que no se pueden controlar con un TRIAC o con un tiristor.
El circuito está compuesto por un doble amplificador operacional (IC1-A , IC1-B), un transistor NPN (TR1), que gobierna el relé, y una fotoresistencia (FR1) que se encarga de controlar la cantidad de luz.
Cuando sobre la fotorresistencia FR1 no incide luz presenta una resistencia de 2-3 megaohmios, mientras que cuando incide luz sobre ella presenta una resistencia de 200-300 ohmios. Esta variación óhmica es controlada por IC1-A que, a su vez, controla al relé a través de lC1-B y TR1.
En el punto de unión R1-FR1 hay una tensión de 3,5 voltios cuando no hay luz sobre FR1, 1 voltio con FR1 a media luz y 0,2 voltios con FR1 a plena luz, tensión que se aplica a la entrada no inversora (6) de IC1-A a través de R2.
Por otro lado, en la patilla 7 de IC1-A hay una tensión 2 veces superior a la presente en la patilla 5 menos la tensión presente en la fotorresistencia FR1. Por tanto, suponiendo que en la patilla 5 hay una tensión de 4 voltios, en la patilla 7 de salida de IC1-A hay una tensión de 4,5 voltios (4 + 4 -3,5) cuando no hay luz sobre FR1, 7 voltios (4 + 4 - 1) con FR1 a media luz y 7,8 voltios (4 + 4 - 0,2) con FR1 a plena luz.
R3, R4 y R5 forman un divisor resistivo ajustable. Ajustando el cursor del trimmer R4 se puede aumentar o disminuir la tensión en la patilla 5 y, por tanto en a patilla 7 de salida. Como se puede deducir la función del trimmer R4 es ajustar la tensión, consecuencia directa de la intensidad luminosa, con la que queremos que el relé se excite o desexcite.
Resumiendo, IC1-A actúa como comparador de la luminosidad recibida con el umbral fijado con R4.
El operacional IC1-B, conectado a la salida de IC1-A, está configurado para ofrecer una histéresis de 0,5 voltios, evitando así que el relé vibre cuando su patilla de entrada (2) se encuentre en el límite del valor umbral.
El circuito se alimenta con 12 voltios, tensión que se puede obtener de un alimentador o de una batería. El consumo es de 15 mA con el relé desexcitado y de 75 mA con el relé excitado.
Para usar este circuito como interruptor crepuscular, hay que situarlo dentro de una caja de plástico hermética con una ventanita donde colocar la fotorresistencia) en una zona protegida de la lluvia y lejos de los focos de luz exteriores, como farolas, que puedan afectar a la fotorresistencia. Para ajustar el trimmer R4 para hacer que el relé se excite al oscurecer, hay que observar la puesta de sol, y cuando llegue la hora que queremos que las lámparas conectadas a los contactos del relé se enciendan, hay que girar lentamente el cursor del trimmer R4 hasta que notemos que el relé se excita.
Para evitar girarlo más de lo necesario podemos encender a poca distancia una pequeña linterna para verificar que con un ligero aumento de luminosidad el relé vuelve a desexcitarse. Una vez realizado este ajuste hay que comprobar que el relé se vuelve a excitar en el mismo momento del día.
R1 = 330 K 1/4 W R2 = 470 K 1/4 W R3 = 39 K 1/4 W R4 = 50 K trimmer lineal R5 = 27 K 1/4 W R6 = 470 K 1/4 W R7 = 180 K 1/4 W R8 = 180 K 1/4 W R9 = 330 ohm 1/4 W R10 = 1 M 1/4 W R11 = 4K7 1/4 W R12 = 1 K 1/4 W FR1 = Fotorresistencia C1 = 220 µF electrolítico 25 V C2 = 100 nF poliéster C3 = 10 µF electrolítico 63 V DS1 = diodo 1N4007 DZ1 = diodo zéner 9,1 V 1/2 W TR1 = NPN tipo BC 547 IC1 = Doble operacional CA 1458 RELE = Relé 12 V, 1 circuito
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Circuito publicado en la revista Revista Nueva Electrónica |
En cualquier ferretería se puede comprar un interruptor crepuscular para una lámpara exterior, pero un aficionado a la electrónica lo construiría él mismo con algunos componentes de los que dispusiera.
El circuito que presentamos aquí no requiere de ningún transformador de red, utiliza una resistencia capacitiva en serie realizada con C1 conectado directamente con la tensión de red (en conector K1) a través de la resistencia R1, que limita la corriente al conectarse. D1...D4 rectifican la tensión alterna para que D5 y C2 se encarguen después de la limitación de la tensión y el alisamiento de la corriente rectificada respectivamente.
La detección luminosa se hace mediante fotorresistencia LDR R3. La resistencia de la fotorresistencia es alta si hay poca o ninguna luz. Entonces la tensión en la base de T1 está a nivel bajo y el transistor bloqueado. En ese caso T2 se polariza a conducción a través de R4 y mantiene accionado el relé, de modo que la lámpara exterior esté encendida. Si la fotorresistencia recibe suficiente luz, la tensión en la base de T1 sube y éste entra en conducción, poniendo la base de T2 a un valor de tensión muy bajo. T2 deja de conducir y el relé se desconecta.
Puedes ajustar la sensibilidad con el potenciómetro P1. C4 hace que haya un poco de histéresis, de modo que el circuito no conmute de forma intermitente alrededor del punto de conmutación.
Hay que construir todo el circuito en una caja aislada (plástica) debido a la conexión directa con la tensión de red, la cual es peligrosa. Los valores de los componentes no son muy críticos. Asegúrate de optar por un relé Rel con una corriente de accionamiento pequeña (como máximo unas decenas de miliamperios). El autor utilizó en el prototipo un relé jjM1-12V de Panasonic.
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Circuito diseño de Theo de Wijs (Tailandia), |
Se trata de un pequeño y económico dispositivo, útil para iluminar jardines o parques cuando cae la noche.
En general, este tipo de elemento se consigue ya montado y listo para usar, pero es una buena práctica para el aficionado construir uno propio. En este caso, hemos diseñado un circuito sumamente pequeño y económico. La medida del circuito impreso es de aproximadamente 2 × 5 cm., y su costo no supera los 10 euros, y se puede montar en una hora.
Como regla general, este tipo de circuito se basa en un amplificador operacional y varios componentes accesorios.
Para este proyecto hemos decidido utilizar NE555, para salir un poco de lo común y poner en práctica ese circuito impreso.
Funcionando como multivibrador monoestable, la resistencia de 100K y el condensador electrolítico de 10 µF fijan el tiempo de actuación. Si se quieren tiempos diferentes, se puede aumentar el valor del condensador (tiempos mayores) o disminuir el de la resistencia (tiempos menores).
Como sensor de luz hemos utilizado una económica resistencia tipo LDR, cuyo valor depende de la intensidad de luz que incide sobre ella. Junto al preset de 10K forman un divisor resistivo. Cuando la LDR esta a oscuras, su resistencia es alta y el pin 2 del NE555 esta puesto a masa a través del preset. Cuando suficiente luz incide sobre la LDR, el pin 2 supera el umbral de disparo y el pin 3 de salida se pone a nivel alto tras el tiempo fijado por la resistencia de 100K y el condensador electrolítico de 10 µF. El preset de 10K permite regular la sensiilidad del circuito a la luz (y por tanto el umbral de disparo del 555).
El pin 3, la salida del NE555, controla la base de un transistor que a su vez es capaz de operar un micro relé. Los contactos de este rele se comportan como un interruptor cualquiera, y es ahí donde debemos conectar la carga que queramos activar. De alguna manera, todo este circuito viene a reemplazar a un interruptor eléctrico convencional, con la diferencia de que se activa con la luz.
El diodo 1N4001 que esta en paralelo con la bobina del rele sirve para evitar que la energía almacenada en la bobina (y que es devuelta al circuito cuando se desactiva el relé como un pico de tensión que puede ser bastante elevada) pueda dañar al transistor.
Hay que tener en cuenta que ciertas partes de este circuito están bajo la tensión de red eléctrica, por lo que se debe ser en extremo cuidadoso para no tener problemas. Es una excelente idea colocar todo el montaje, una vez terminado, dentro de una caja, preferentemente plástica.
Por ultimo, recordemos que la carga máxima que puede manejar el rele aquí empleado es de 10 A, pero para no exigir demasiado los contactos del mismo podemos limitarnos al 70% de ese valor, unos 7 A. Esto significa que la carga máxima para una tensión de red 220V sería de unos 1500 W, y para 110 V sería de aproximadamente 750 W.
1 LDR 1 Preset para circuito impreso de 10K 1 Resistencia de carbón de 1/4 de watt de 100K 1 Resistencia de carbón de 1/4 de watt de 1K5 1 Condensador electrolítico de 10 µF / 16V 1 Condensador cerámico de 0,1 µF. 1 Circuito integrado NE555 con zócalo 1 Transistor 2N3904 1 Diodo 1N4001 1 Micro relé para circuito impreso de 12 V y 10A máximo en los contactos. 2 regletas de dos tornillos PCB virgen, estaño, caja, cables, etc.
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Por Ariel Palazzesi (Buenos Aires, Argentina), para Neoteo (sección de electrónica) |
Este circuito es un interruptor automático que produce el encendido de una bombilla en ausencia de luz. Emplea un chip CMOS 4060 que funciona como oscilador que genera una señal que es aplicada a la base del transistor T4. El fototransistor T3 tipo BPW40 entra en conducción cuando hay iluminación y con ello pone la base de los transistores T4 y T5 a masa, por lo que éstos no conducen. T4 bloquea en este estado el funcionamiento del oscilador del circuito integrado 4060 (operando sobre su entrada de reset), y T5 bloquea el paso de corriente por el diodo excitador del triac fotoacoplado (tipo S202DS2 o similar).
Cuando la iluminación cesa o no alcanza al fototransistor, éste deja de conducir. Las bases de T4 y T5 se polarizan a tensión positiva a través de la resistencia de 22K, y ambos transistores entran en conducción. El oscilador del 4060 comienza a funcionar al ser desbloqueado por T2, y la señal que entrega a través de su salida Q13 actúa sobre el transistor T4, que junto con T5, ambos en conducción, operan el triac fotoacoplado, y éste cierra el circuito de corriente alterna que enciende la lámpara L1.
Nota: El relé semiconductor S202DS2 empleado en este circuito es un fototriac optoacoplado fabricado por Sharp Electronics con encapsulado TO-220. Soporta tensiones máximas de 600 V pico a pico, corrientes máximas de 8 amperios, y la corriente mínima de disparo (a través del led interno) es de 8 mA.
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Circuito de Marian Popescu (Rumanía), |
Mi vieja farola de jardín (de 62 años) siempre ha sido controlada por un temporizador, siendo éste una fuente de molestias debido al requisito de tener que reajustarlo al ir cambiando las estaciones del año. Sin embargo, después haberla golpeado con el coche marcha atrás, decidí que era el momento para actualizar la farola.
El circuito consta de una resistencia dependiente de la luz (LDR), un chip temporizador TLC555 (utilizado como disparador Schmitt), y un TRIAC como interruptor de alimentación. El montaje completo encaja perfectamente en el tubo de acero de la farola y la LDR se asoma a través de un agujero lateral. Esto fue realmente un proyecto divertido y útil.
La fuente de alimentación es la típica bomba de carga limitada por condensador que es regulada a 6,2 V mediante un diodo zener. Debido a la falta de aislamiento, hay que tener cuidado para identificar al conductor de retorno de manera que los componentes electrónicos (incluyendo la LDR) no estén flotantes sobre el conductor activo. Por razones de seguridad, la mayoría de las pruebas se realizaron utilizando un transformador de aislamiento. R1 debe absorber una corriente de pico transitoria de alta potencia cuando se aplica la alimentación eléctrica, por lo que se recomienda una resistencia de carbón, cerámica, o de hilo. La máxima corriente disponible de de 16 mA de corriente continua. La carga real es de unos 6 mA.
Mi aplicación fue realizada para red eléctrica de 115 V - 60 Hz. Para 230 Vac, los valores de los componentes también se indican en el esquema del circuito. En este circuito, +6 V es el conductor de retorno de alimentación, y 0V es la tensión de alimentación común, tenga esto bien presente.
La resistencia dependiente de la luz (fotocélula de sulfuro de cadmio) que usé fue un tipo en encapsulado TO-5 que se adapta muy bien para pasarla por el agujero en el poste de la farola, y se mantiene en su lugar con goma de silicona. He empleado la LDR Clairex CL703M19, pero ya no está disponible en el mercado y no he sido capaz de localizar sus especificaciones. La LDR PDV-P8103-ND de DigiKey parece ser una opción razonable, pero puede requerir ajustar la corriente de polarización para definir el umbral de activación del circuito.
Se empleó un TLC555 como dispositivo detector de tensión umbral con histéresis. La patilla 7 gobierna la puerta del TRIAC directamente a través de su salida de colector abierto. Esta es una aplicación muy poco convencional. Esta versión CMOS del popular 555 se utiliza para minimizar la corriente que suminista a la carga (He probado un clásico 555 bipolar y funcionó, pero la tensión de rizado de la alimentación que origina se duplicó a unos 0,5 Vpp).
Debido a que el 555 tiene bastante histéresis, temía que los umbrales ON y OFF estarían demasiado separados. Para ayudar a reducir la histéresis, la LDR está polarizada por una fuente de corriente. Q1 se conecta como una fuente de corriente (su corriente de su colector no varía con la tensión de colector). Esta técnica aumenta esencialmente la "ganancia" de la LDR. La corriente de polarización se ajusta mediante el ajuste de la resistencia de emisor R3 (en la cual deberá haber una caída de tensión de unos 0,37 V).
C3 hace que el circuito sea insensible a los cambios rápidos en la intensidad de la luz. El circuito tarda aproximadamente 60 segundos en actuar.
El TRIAC lógico es un dispositivo interesante. Se puede activar tanto por una corriente de puerta de corriente positiva como negativa, independientemente de la polaridad de la tensión de bloqueo. Para obtener la máxima sensibilidad, he empleado corriente de puerta negativa. El dispositivo que yo he usado tenía un Igt real (sensibilidad de corriente de puerta) de 1,5 mA, que está muy por debajo de los 5 mA máximo especificados. Sin embargo, se recomienda alcanzar el valor máximo de corriente de puerta (5 mA en mi caso) para asegurar que el triac se disparará a las bajas temperaturas invernales. La red RC-1 se conecta en paralelo con el TRIAC para ayudar a atenuar las tensiones transistorias cuando el TRIAC corta su conducción.
El triac lógico empleado para tensión de red de 110 V es un tipo 2N6073B, triac de encapsulado TO-225A, para 4 A, 400 V, Igt = 5 mA.
Para 220 V se recomienda el triac tipo 2N6075B (TO-225A, 4 A, 600 V, Igt = 3 mA).
Por el momento, estoy apegado a las vieja lámpara incandescente por una cuestión de estética. Sólo actualizaré la farola a la tecnología LED cuando el balance de color parezca corresponder a una bombilla de incandescencia.
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Circuito diseño de Jim Keith (USA,) |
Hay una amplia gama de aplicaciones para interruptores sensibles a la luz: iluminación, luz de puerta de entrada, luz automática de escalera, apertura automática de puertas por la acción de un rayo de luz, sistemas de alarma, etc... Muchos de nosotros estamos familiarizados con interruptores fotosensibles realizados con un único transistor que está controlado por una fotorresistencia (LDR) colocada adecuadamente en el circuito de base del transistor, dependiendo de lo que se desee: interruptor &#quot;cerrado&#quot; en reposo o interruptor &#quot;abierto&#quot; en reposo.
Este circuito permite una fácil instalación más compleja, que implica el uso de amplificadores operacionales, especialmente los de tipo 741, que son muy baratos. Otra forma de optodetector, menos conocida utiliza una disposición de resistencias en puente, que funciona según el principio de que cuando la diferencia de tensión entre los puntos medios de ambas ramas del puente es cero, significa que el puente está en equilibrio.
Este último principio se utiliza en el interruptor fotosensible que se presenta a continuación. Una fotorresistencia LDR se coloca en un circuito en puente, y se utiliza un comparador como detector de equilibrio del puente. La salida del comparador controla un tiristor a través de un transistor intermedio. En este circuito se deben tomar medidas de protección ya que está conectado directamente a la red eléctrica doméstica.
La alimentación del circuito se toma de la propia red eléctrica a través del puente de rectificador D1...D4, y se filtra y se estabiliza por R1, C1, y D5. El circuito puente puede ser difícil de identificar en el esquema, pero está constituido por R2, R3, R4, P1 y la fotorresistencia (LDR). IC1 está configurado como comparador y actúa cuando la tensión de la entrada inversora (gobernada por la fotorresistencia) cae en aproximadamente 1,8 V por debajo de la tensión de la entrada no inversora. La resistencia R5 introduce una histéresis de aproximadamente 1 V para prevenir oscilaciones del tiristor cuando el nivel de iluminación esté en el valor umbral.
El punto de conmutación del interruptor sensible a la luz se puede ajustar mediante P1. Con el potenciómetro ajustado al mínimo (resistencia mínima) la lámpara se encenderá con una iluminación crepuscular. Si desea más flexibilidad, sustituya P1 con uno que tenga un valor de 1 Mohm. Si desea que el circuito funcione inversamente, intercambie en el esquema la posición del la fotorresistencia con la del grupo P1/R4 (haga los puentes adecuados entre los puntos de conexión B,C,D,E ; La fotorresistencia se conecta entre el punto A y el B o el C). En este caso la lámpara LA1 se mantendrá encendida de día y se apagará por la noche.
Algunos consejos prácticos: si desea utilizar lámparas eléctricas de mayor potencia reemplace los diodos D1-D4 por otros de tipo 1N5404 y el tiristor TH1 deberá estar equipado con un disipador de calor. Con estos cambios, el circuito puede controlar corrientes de hasta 3 A.
La corriente de puerta del tiristor TH1 es de 250 µA, lo que significa que en cualquier caso debe usarse un tiristor muy sensible. Se puede utilizar cualquier tipo de fotorresistencia. Recuerde adoptar las pecauciones necesarias debido a que el circuito está conectado directamente a la peligrosa tensión ede la red eléctrica doméstica. Por ello el circuito deberá ser alojado en una caja adecuada de plástico, provista de un orificio en su cara superior con el fin de permitir a la fotorresistencia recibir la iluminación ambiental. Asegúrese de que los cables de entrada y de salida de la caja han sido fijados. Esta precaución evitará posibles accidentes.
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Circuito publicado por Marian Popescu (Rumanía) en |
Este circuito de relé activado por la luz utiliza el integrado temporizador 555 y una LDR (resistencia dependiente de la luz) para realizar un relé sensible a la luz, útil para un sistema de alarma de intrusión, o para encender una lámpara durante la puesta de sol y desconectarla en la salida del sol.
El valor del potenciómetro R1 debe ser elegido para que permita el ajuste en condiciones normales de manera que cuando incida luz en la LDR la caída de tensión a través de la LDR sea menor que 1/3 de Vcc. En estas condiciones, la salida del integrado 555 estará a nivel alto. El valor real de R1 dependerá de la resistencia de la LDR empleada.
Cuando el nivel de luz disminuye o es interrumpida por un intruso, la caída de tensión en la LDR aumenta a valores de 2/3 de Vcc, lo que provoca el disparo del flip-flop del integrado temporizador IC1. La salida de IC1 pasa entonces a nivel bajo y provoca la activación del relé. Cuando el nivel de luz se restablece, la caída de tensión en la LDR cae por debajo de 1/3 de Vcc, provocando un nuevo disparo del flip-flop de IC1, lo que hace que su salida pase de nuevo a nivel alto, y el relé se desconectará.
La diferencia de 1/3 de Vcc entre las tensiones umbrales para actuación y desconexión del relé evita que se produzcan vibraciones del relé a las tensiones umbrales de conmutación. Esta diferencia puede ser reducida mediante la conexión de la resistencia R2 que se muestra punteada en el esquema del circuito. Su valor ha de ser de aproximadamente una vez y media el valor de la resistencia LDR cuando está iluminada.
Utilice un relé de 6 V a 12 V (según la tensión de alimentación utilizada) con una corriente de bobina de 200 mA máximo.
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Circuito publicado por Marian Popescu (Rumanía) en |
Éste es un interruptor crepuscular muy especial porque pone en evidencia la característica del LED no como fuente de luz, sino como sensor de luz.
El led, hasta ahora, es un componente bien conocido que a veces tendemos a dar por sentado lo que es evidente, y nosotros hoy lo demostraremos con un pequeño proyecto.
Este proyecto se trata de un simple conmutador óptico, que en la práctica demuestra que los LEDs no sólo pueden iluminar, sino que también puede utilizarse como fotodetectores. Ha leído bien: un LED puede ser usado como un fototransistor, un fotodiodo o una foto-resistencia.
¿Por qué es esto? Porque el diodo LED es, efectivamente, una unión abierta y, en presencia de los fotones de la luz, la unión se activa. Aunque no es muy conocido, el LED cuando es golpeado por la radiación luminosa en el espectro visible, infrarrojo o ultravioleta produce electricidad, exactamente como un módulo fotovoltaico.
Esta particularidad hace posible la aplicación del LED para sistemas de recepción de impulsos luminosos. Explotando a esta propiedad, se han desarrollado muchos productos industriales como sensores de distancia, sensores de color, sensores táctiles y transceptores.
El sistema de comunicación IrDA (comunicación por infrarrojos ya obsoleta entre teléfonos móviles o entre ordenadores y periféricos, sustituido completamente por Blue-tooth o wifi) es un buen ejemplo, porque explota esta particularidad.
Hemos realizado algunas pruebas, utilizando como fuente una lámpara de neón y, luego, hemos puesto el terminal del osciloscopio sobre los conductores del LED y con la misma fuente de luz, hemos verificado la sensibilidad (en pantalla se muestra una onda sinusoidal) ; si tiene la intención de hacerlo usted, la frecuencia de la onda sinusoidal es de 50 Hz de la red eléctrica a cuyo ritmo se enciende y se apaga la lámpara de neón. Naturalmente, nosotros no somos conscientes de ese "parpadeo" por el fenómeno de la persistencia de la visión de la retina.
Los LEDs de color verde y amarillo son los colores que generan más energía fotovoltaica; no menos también algún led específico, por ejemplo UV (ultravioleta) e infrarrojo, producen tensiones considerables y precisamente por esta propiedad específica, se utilizan para diversos sensores especiales y controles remotos.
Todo el circuito se alimenta por una fuente de alimentación estándar de 12 voltios o bien de una batería capaz de proporcionar una corriente de aproximadamente 200 mA.
La descripción del circuito comienza analizando el funcionamiento del operacional IC1/A en configuración de multivibrador estable. La señal presente en salida es una onda cuadrada con frecuencia de aproximadamente 40 Hz.
Los componentes TR1, DS3, DS4, R5, R8 y R6 constituyen en cambio un generador de corriente constante capaz de alimentar el led con un valor próximo a 15 mA.
De este modo podemos garantizar la misma corriente de polarización al variar la característica del led, evitando daños. Recordemos que de acuerdo con el color y el diseño se pueden obtener ligeramente diferentes tensiones de umbral (del led).
Volviendo a la descripción del circuito, cuando la onda cuadra generada por IC1/A esta en un nivel lógico bajo, el generador de corriente está activo, mientras que cuando el nivel lógico es alto DS1 y DS2, y en consecuencia TR1, están bloqueados.
En esta última condición el LED DL1 funciona como un sensor que en sus extremos la luz incidente genera una diferencia de potencial similar a la de una célula fotovoltaica.
En la salida de IC1/B, en el rastreador de configuración, estará presente sólo la tensión generada por el LED DL1 mientras que en la fase en la que resulta encendido será el transistor TR2 que cortocircuitando a masa la patilla no inversora de IC1/B, pondrá a cero la salida.
De este modo el led DL1 estará (en apariencia) constantemente iluminado (debido a la persistencia de la retina del ojo humano) y al mismo tiempo, se podrá utilizar también como sensor. El filtro paso-bajo R13-C4 e IC1/C tienen la tarea de alinear y amplificar la señal generada por el LED y aplicarla al comparador constituido por IC1/D.
Mediante el potenciómetro R15 es posible modificar la sensibilidad de luz crepuscular ambiental modificando la tensión de comparación de IC1/D, para que sea el transistor TR3 el que excitará el relé cada vez que la salida de IC1/D sea alta y lo desexcitará cada vez que sea baja.
Recordemos que este circuito es compatible con cualquier led de 3 ó 5 mm verde, rojo o amarillo, pero no va a funcionar con un led a alta luminosidad para el cual la sensibilidad a la luz resulta claramente inferior y por lo tanto casi no se puede utilizar.
Al realizar el circuito práctico, ha de colocar el LED en una posición obvia que le permita captar la luz externa al mismo tiempo que sirva de indicador de que todo funciona bien.
Este pequeño circuito se puede utilizar tanto en una maqueta de hierro como en un velero que en el momento de la puesta de sol, encienda todas las luces de a bordo. También se podría emplear para encender la luz en la escalera aunque haya suficiente luz. Por supuesto, se puede utilizar para el control de pequeñas luces después de la puesta del sol. Como se puede alimentar a 12 voltios incluso se puede utilizar en el coche, de modo que al entrar en un tunel encendería los faros de forma automática.
Aunque no es muy conocido, si un LED es afectado por las radiaciones en el espectro de luz visible, infrarroja o ultravioleta (dependiendo del LED utilizado como receptor) produciría electricidad, igual que un módulo fotovoltaico. Los LEDs de color azul y los infrarrojos producen una tensión considerable. Esta característica hace posible la aplicación de LEDs para los sistemas de recepción de implulsos luminosos. En torno a esta propiedad, se han desarrollado muchos productos industriales, tales como sensores de distancia, sensores de calor, sensores táctiles y retrotrasmisores. En el campo de la electrónica de consumo, el sistema de comunicació irDA es un buen ejemplo, ya que aprovecha al máximo esta peculiaridad. En física, se estudia este fenómeno llamado efecto fotofotovoltaico. Es un fenómeno estudiado por primera vez por Albert Einstein y gracias al cual el célebre científico recibió su único premio Nobel.
Cuando una fuente luminosa irradia cualquier materia, produce un efecto secundario que es la emisión de frecuencias luminosas de diferentes colores (lo que vemos con nuestros ojos) y que sólo depende de la energía de la luz incidente.
Los colores, que nosotros observamos cuando una superficie es afectada por la luz, son simplemente el efecto de la energía que aquella luz ha liberado en los átomos que componen la materia de la que está hecha aquella superficie. Un ejemplo de este fenómeno es también la percepción del color azul del cielo debido al bombardeo de los rayos solares sobre los átomos de algunos gases que compone la atmósfera.
Si la energía es muy alta, en el nivel atómico hay una producción de electricidad real. Todo esto es debido al hecho que el fotón de luz imprime una fuerza al primer electrón que encuentra y destronándolo de su posición como un efecto dominó, de laguna en laguna, genera una corriente eléctrica detectable con los instrumentos.
R1 = 10 K C1 = 330 nF poliéster R2 = 10 K C2 = 100 nF poliéster R3 = 10 K C3 = 47 µF electrolítico R4 = 33 K C4 = 2,2 µF electrolítico R5 = 1 K C5 = 100 µF electrolítico R6 = 2K2 DS1 = Diodo 1N4150 R7 = 1 M DS2 = Diodo 1N4150 R8 = 47 ohm DS3 = Diodo 1N4150 R9 = 1 K DS4 = Diodo 1N4150 R10 = 1 K DS5 = Diodo 1N4007 R11 = 10 K DL1 = Diodo LED rojo R12 = 680 ohm TR1 = PNP tipo BC327 R13 = 100 K TR2 = NPN tipo BC547 R14 = 1 K TR3 = NPN tipo BC547 R15 = 10 K ajustable IC1 = Integrado LM324 R16 = 1K8 RELE 1 = Relé de 12 V y un juego R17 = 10 K de contactos R18 = 1 M R19 = 1 K
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Circuito publicado en la revista Nueva Electrónica |
Ciudades y pueblos de todo el mundo están considerando e instalando farolas LED para ayudar a ahorrar energía eléctrica, reducir costos, proteger el medio ambiente y mejorar la iluminación para sus ciudadanos. A pesar de esta tendencia, el control del tiempo de encendido/apagado de las lámparas es un aspecto poco atendido.
Un control adecuado puede lograr un importante ahorro de energía porque las luces pueden encenderse demasiado tarde, demasiado temprano o ambas cosas, desperdiciando energía o proporcionando luz insuficiente. El uso de un interruptor crepuscular puede reducir significativamente el consumo de energía en todo tipo de lámparas. Ofrece una forma rentable, compacta y confiable de proporcionar control del tiempo de iluminación.
El circuito no usa un relé conmutador electromecánico. Por lo tanto, no tiene partes móviles y no es propenso a la oxidación de los contactos. En su lugar, utiliza un TRIAC (un triodo de corriente alterna) que puede conmutar cientos de vatios.
El circuito consume poca energía. Utiliza una bomba de carga (Figura 1) para alimentar el circuito desde la propia línea de CA (corriente alterna), consumiendo menos de 37 mW para una línea de CA de 220 Vrms. Utiliza solo algunos componentes de bajo costo.
Puede ajustar el nivel umbral de iluminación y oscuridad del circuito que provoca el encendido y el apagado de las lámparas de iluminación utilizando el potenciómetro integrado R1. El circuito enciende automáticamente las lámparas al anochecer y las apaga al amanecer. Puede usarlo con lámparas incandescentes, lámparas fluorescentes o lámparas LED.
El circuito utiliza una LDR (resistencia dependiente de la luz) para medir el nivel de luz ambiental (Figura 2). Asegúrese de que la LDR que utiliza tenga una respuesta espectral similar a la del ojo humano para lograr un buen rendimiento. Utiliza un comparador de histéresis porque una configuración de comparador básica oscila o produce una salida ruidosa cuando el nivel de iluminación de la LDR está muy próximo al límite umbral entre la luz natural y la oscuridad.
La histéresis crea dos umbrales de conmutación en el circuito: el voltaje de umbral superior es de 8,47 V para el cambio de voltaje de entrada (VI) ascendente al pasar de luz natural a oscuridad (aumenta la resistencia de la LDR), y el voltaje de umbral inferior es de 7,75 V para el cambio de voltaje de entrada descendente al pasar de oscuridad a luz natural (disminuye la resistencia de la LDR). La relación entre las resistencias de 82 k y de 4,7 k asociadas al comparador determinan la histéresis de 0,72 V. Este valor es adecuado para evitar los falsos disparos que puede ocasionar el ruido de la luz.
Cuando la luz ambiental cae por debajo del nivel que establece R1, el voltaje de entrada, VI, se eleva por encima del voltaje de umbral superior y la salida del comparador disminuye, provocando el encendido del TRIAC. Cuando la luz ambiental se eleva por encima del nivel que establece R1, el voltaje de entrada disminuye por debajo del voltaje de umbral inferior y la salida del comparador aumenta, apagando el TRIAC.
Debe proporcionar un aislamiento físico entre la LDR y la luz de la lámpara para evitar que se produzca una retroalimentación con la LDR. De lo contrario, la luz de la lámpara provocará una oscilación en la salida del comparador y por tanto en el estado de la lámpara.
El comparador acciona un optoacoplador Vishay tipo IL4216 o BRT12-F con salida TRIAC (Figura 3). Este triac optoacoplado, a su vez, acciona el triac que controla la lámpara.
El triac BTA16-600SW, que está ampliamente disponible, es adecuado para manejar lámparas con una potencia total de 2000 W. Es un triac de tipo estándard para corrientes de hasta 16 Arms (corriente de disparo en puerta de 25-50 mA).
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Diseño de Carlos Castro-Miguens y José Benito Castro-Miguens (Univers. Vigo, España), |
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Circuitos recopilados por Fernando Fernández de Villegas (EB3EMD) |