INDICADOR DE INTENSIDAD LUMINICA
PRESENTADO POR: ANDRES CRUZ LOPEZ……cod: LOPEZ……cod: 06091049 YORBEL ARIZA DELGADO…cod: DELGADO…cod: 06091116
UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO DE ELECTRONICA I POPAYAN-CAUCA 2011
1) Objetivos: Diseñar un detector de intensidad luminica, utilizando solamente elementos discretos. Adquirir destreza en la aplicación de los conocimientos obtenidos en los cursos anteriores para dar solución a los problemas propuestos. Determinar el comportamiento de los dispositivos en cada etapa para hacer un correcto uso de los mismos teniendo en cuenta las condiciones a las cuales se someten garantizando su integridad. Conocer las diferentes utilidades de los elementos a emplear de acuerdo a la configuración en que se encuentran y a las condiciones a las que están trabajando. Conocer las aplicaciones de un circuito seguidor emisor. Estudiar y analizar las diferentes regiones de operación de un transistor como lo son: la activa, de corte y de saturación.
2) Marco teórico: 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, cuyas siglas LDR se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Un fotorresistor esta hecho de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta (y su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Un dispositivo fotoeléctrico puede ser intrínseco o extrínseco. En dispositivos intrínsecos, los únicos electrones disponibles están en la banda de valencia, por lo tanto el fotón debe tener bastante energía para excitar el electrón a través de toda la banda prohibida. Los dispositivos extrínsecos tienen impurezas agregadas, que tienen energía de estado a tierra más cercano a la banda de conducción puesto que los electrones no tienen que saltar lejos, los fotones más bajos de energía (es decir, de mayor longitud de onda y frecuencia más baja) son suficientes para accionar el dispositivo.
Medida directa de la resistencia de la fotorresistencia con el multímetro o medida indirecta determinando la caída de tensión en un divisor resistivo.
Al realizar esta práctica se puede decir que tenemos el diseño de un medidor de iluminancia a 8 niveles de intensidad. El flujo luminoso (f) es la potencia (energía por unidad de tiempo) de la energía luminosa medida en relación con su efecto visual (equivale a una candela x estereorradián). Es decir, indica la cantidad de luz emitida por unidad de tiempo en una determinada dirección (distribución espacial de la luz emitida por la fuente). Su unidad es el lumen (lm). 683 lúmenes equivalen a un vatio, emitidos a la longitud de onda de 555 nm, que corresponde a la máxima sensibilidad del ojo humano. Entonces se tiene que: 1W=683lm La iluminancia (E) es el flujo luminoso que incide sobre una superficie, dividido por el tamaño de dicha superficie (S). La iluminancia es la magnitud de valoración del nivel de iluminación de una superficie o de una zona espacial.
Su unidad de medida es el Lux (Lx), equivalente a la iluminación que incide sobre cada m² de una superficie y sobre la cual se distribuye uniformemente un flujo luminoso de un lumen. En unidades del sistema M.K.S, se tiene que: 1Lx=1lm/m 2 Los leds son diodos los cuales necesitan un voltaje y una corriente de acuerdo a su color, en la siguiente tabla registramos los colores de luz de estos leds y su respectivo color y voltaje. Color rojo [std] verde [std] Amarillo Blanco amarillo [brillante] Verde Azul Rojo
Voltaje [V] 1,5 1,8 1,8 2,8 2 3 3 2
Corriente [mA] 15 15 15 20 20 20 20 20
3) Calculos teórico:
La foto resistencia varía desde 2,2M a 1,4K Calculo de resistencias R1-R8: Se supone un voltaje de 4Ven la ultima rama, entonces se tiene que: R8=V1 / I8= (4v - V led8)/15mA = (4v-1.8v)/15mA = 147 Ω El voltaje en la siguiente rama es: V7 = (5v+0.7v) = 5.7v, donde 0.7v el voltaje en D 7 El voltaje para cada rama se obtiene de la misma manera, entonces. R7=(4.7v-1.8)/15mA=193 Ω R6=(5.4v-1.8)/15mA=240 Ω R5=(6.1v-1.8)/15mA=287 Ω R4=(6.8v-1.8)/15mA=330 Ω R3=(7.5v-1.5)/15mA=400 Ω R2=(8.2v-1.5)/15mA=447 Ω R1=(8.9v-1.5)/15mA=493 Ω IES=I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8=15mA*8=120mA VES=V8+Vd8+Vd7+…+Vd1=4V+0.7*7=8.9v Para el tip31 V ECSAT=1.2v Entonces Vcc=1.2v+8.9v=10.1v Para hallar el valor del potenciómetro se analiza la región de corte, aquí Ic es mínima 0.2mA (para el tip31) y V CC =VCE=10.1v, luego se tiene que: Vldr =VCB=VCE-VBE=10.1v-0.6v=9.5v Ildr = Vldr / Rldrmax=9.5/2.2M=4.318uA IPOT= Ildr - IB= Ildr – (Ic/50) =4.318uA - 4uA=0.318uA VPOT= VBE=0.6v RPOT= VPOT / IPOT =0.6v/0.318uA=1887K
Datos prácticos: Región activa: V CE = 6,50v Ic = 14mA Región de corte: V CE = 9,57v Ic = 0mA Región de saturación: V CE = 3,2v Ic = 126mA 4) Análisis de resultados: 5) Plan de pruebas: Entrada: se debe medir que el voltaje que entrega la fuente sea de 10.1V ya que debido a la resistencia interna de esta, puede suministrar un valor menor Base-Emisor: debe asegurarse que este voltaje sea mantenga entre de 0.6V y 0.7V En presencia de bastante luz: se debe observar que todos los leds prendan y que en la última rama se midan 4V, además el voltaje entre el emisor y el colector debe ser mínimo. En ausencia de luz: se debe observar que todos los leds estén apagados, que el voltaje entre el emisor y el colector sea máximo (en teoría debe ser igual al voltaje de entrada) y que el voltaje en el emisor se mínimo. 6) Simulación:???????? 7) Listado de elementos: Elementos Transistor Foto resistencia (LDR) Potenciómetro
Resistencias
LED Diodos
Cantidad 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 2 7
Valor (es) – Especificación Tip31 Pequeña 1M 150 200 230 300 350 400 470 500 Rojos Verdes Amarillos 1A
8) Conclusiones:
Comprendimos mas a fondo las aplicaciones de un circito en colector comun y de las diferentes regiones de operación de un transistor. Adquirimos destrezas prácticas en la manipulación nuevos elementos electrónicos básicos, como la fotoresistencia y como se comporta, los leds, y también para solucionar los problemas que se nos presentan en cada fase del circuito, tambien en los conocimientos teóricos acerca de los dispositivos electrónicos Para diseñar un circuito se debe tener claro el requerimiento deseado y una vez entendido se procede a plantear una solución básica para posteriormente depurarla y optimizarla. Es necesario conocer el comportamiento y funcionamiento de los elementos en cada una de las etapas para hacer un correcto uso de ellos y así lograr los resultados esperados. Se debe tener especial cuidado en el montaje de los circuitos. Verificar el valor de los elementos empleados, las conexiones realizadas y las condiciones a las cuales se someten los dispositivos garantizando su integridad. Cuando se diseña un circuito se debe buscar mayor economía y eficiencia.
9) Bibliografia:
BOYLESTAD, Robert y NASHELSKY, Louis. Electrónica: Teoría de circuitos sexta edición. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. Mexico 1997. SCHILLING, Donald y BELOVE, Charles. Circuitos electrónicos: Discretos e integrados. Editorial McGraw-Hill, Inc. New York (USA). 1968. Notas de clase de la teoría del curso de la materia de electrónica básica (tercer semestre).
