Imagina que necesitas encender y apagar las lámparas todos los días. ¿Es conveniente? Pero puedes ahorrar tiempo con este circuito de interruptor automático de luz nocturna. Antes, me gustaba usar un transistor como componente principal. Pero ahora, probemos el Circuito Integrado (IC). En este circuito de interruptor de sensor de luz se utilizan LDR e IC 741.
También es muy sencillo. En mi opinión, tiene mayor sensibilidad y mayor precisión que las alternativas de transistores.
¿Cómo funciona el circuito automático de luz nocturna?
En otras palabras, llamé a este proyecto un circuito de conmutación nocturna que utiliza LDR.
¿Qué es LDR? La resistencia dependiente de la luz (o LDR para abreviar) es un tipo de resistencia que cambia su resistencia según el nivel de luz detectado. O algunas personas podrían llamarlo fotorresistor. Lo solemos utilizar en diferentes tipos de detectores ópticos. Como un sensor de luz, un controlador de luz automático, etc.
En este circuito utilizamos el LDR como receptor de luz solar. Y cambiar su resistencia para aplicarla a otros componentes del circuito según lo necesitemos.
Lea primero para principiantes: ¿Cómo funcionan los circuitos de transistores?
Ahora, veamos los conceptos básicos del circuito. Como en la Figura 1, un transistor Q1 actuará como un interruptor, accionando un relé, que se utiliza para encender y apagar la carga.
Cuando la luz incida en el LDR, reducirá su resistencia. Esto también reduce la corriente de polarización a la base de Q1. Como resultado, Q1 no conduce corriente y no puede accionar la bobina del relé. Entonces, el relé no puede encender la carga.
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Pero cuando no haya luz, la resistencia del LDR aumentará. Esto hace que una corriente polarizada fluya hacia la base del transistor. Luego, conduce corriente para accionar el relé, lo que hace que la lámpara se encienda.
Problemas de transistores
Hay cuestiones que vale la pena señalar, como que cuando el nivel de luz es tenue, la resistencia del LDR aumenta. Esto hace que la corriente de polarización en la base de Q1 aumente y la corriente más alta fluya a través del colector y el emisor de Q1.
Hace que el voltaje a través de la bobina del relé aumente gradualmente.
El relé también creará un pequeño campo magnético. Haciendo que el interruptor de contacto dentro del relé se encienda y apague rápidamente, creando una chispa. También generará una gran cantidad de calor si la carga utiliza una corriente alta.
Todo ello reducirá la vida útil del relé, o al menos nos causará una pequeña molestia porque la lámpara se enciende y apaga rápidamente.
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En resumen, el circuito anterior realmente no debería usarse. Por la indecisión del transistor a la hora de accionar el relé en un momento determinado.
En lugar de encenderse instantáneamente cuando el nivel de luz desciende por debajo de cierto punto y apagarse cuando el nivel de luz alcanza cierto punto.
Hay buenas soluciones para esto. Vea el circuito a continuación.
¿Cómo funciona el circuito Schmitt Trigger?
Sólo necesitamos que el estado de la lámpara sea encendido y apagado. De manera similar a cómo una señal digital solo tiene estados «Alto» y «Bajo» o «1» y «0».
El problema es que los niveles de luz detectados por el LDR son bastante diversos, desde muy brillantes hasta completamente oscuros. Provocando que la resistencia del LDR cambie en respuesta al nivel de luz detectado. Comparable a una señal analógica. Esto provocó que el transistor se comportara mal, como hablamos en el primer circuito.
Dicho problema se puede resolver fácilmente convirtiendo la «señal analógica» en una «señal digital». Existen varios métodos, pero el más utilizado es el circuito disparador de Schmitt, que vamos a utilizar hoy.
Compararemos la resistencia del LDR con la entrada analógica. Si la entrada analógica comienza a alcanzar los umbrales altos, la salida cambiará a «1» inmediatamente. Pero si la entrada analógica comienza a caer a los umbrales bajos, la salida también cambiará a “0” inmediatamente.
La brecha entre el primer punto y el segundo se llama Hyterisis. El circuito Schmitt Trigger se puede construir tanto con un transistor como con un OP-AMP. Pero ahora nos hemos decidido por el OP-AMP IC-741. Porque tiene una mayor eficiencia que los transistores, pero la complejidad y el precio son un poco más elevados.
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Circuito completo y disparador Schmitt OP-AMP
No estoy bastante seguro de cómo explicar el siguiente contenido para que sea fácil de entender. Porque creo que a muchos de ustedes, lectores, no les gustaría leer sobre algunos principios aburridos. En lugar de eso, aprendamos sobre la parte práctica del circuito en pasos.
Primero, echemos un vistazo a la sección del sensor de luz del circuito.
(1) Del circuito de transistores anterior, hemos cambiado la posición del LDR y la resistencia. Para aumentar la eficiencia del circuito.
(2) Más tarde reemplazamos R1 con VR1 para ajustar la sensibilidad a la luz del LDR y agregamos R1 nuevamente pero ahora en serie con LDR1 para limitar la corriente en esta parte del circuito. Pero todavía están conectados entre sí como un circuito divisor de voltaje como antes.
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Circuito disparador Schmitt OP-AMP
A continuación, aprendamos sobre el circuito disparador de Schmitt usando un OP-AMP 741.
Los cinco pines más importantes del IC 741
- El pin 7 es un suministro positivo (+12V).
- El pin 4 es un suministro negativo (GND).
- El pin 6 es la salida de IC1.
- El pin 3 es una entrada no inversora. Este pin recibirá un voltaje, IC aumenta este voltaje y luego lo envía a la salida. Si la entrada es baja, la salida también será baja y si la entrada es alta, la salida también será alta según la relación de la entrada.
- El pin 2 es una entrada inversora. Si este pin recibe un voltaje bajo, la salida será un voltaje alto. Pero si este pin recibe un voltaje alto, la salida será de bajo voltaje. El voltaje de salida siempre será el opuesto al voltaje de entrada de este pin.
Supongamos que es de día y hay una luz que incide en LDR1, lo que hace que la resistencia de LDR1 caiga y el voltaje en VR1 aumente.
Al mismo tiempo, el voltaje en el pin 2 de IC1 también es alto voltaje. Pero la salida del IC (pin 6) está en estado bajo.
Todo esto hace que también se reduzca el voltaje en R3. Este voltaje luego se devuelve al pin 3 del IC. Esto resultó en que el voltaje de salida (pin 6) fuera aún más bajo.
Este ciclo continuará hasta llegar a su punto más bajo, momento en el cual se detendrá y el voltaje se mantendrá en ese punto. Según mi experiencia, este voltaje se situará entre 1,8 V y 2,2 V. Porque suministramos solo una fuente de alimentación de voltaje positivo a IC1. Hacer que la salida esté en estado bajo no puede ser 0V.
Esta cantidad de voltaje puede hacer que un transistor lo malinterprete como un estado alto, lo que hace que active un relé durante el día. No queríamos que el transistor hiciera eso.
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Regulador de diodos
Pero se puede solucionar poniendo tres diodos (D1-D3) en serie. Tres de ellos tienen una caída de voltaje total de aproximadamente 1,8 V (0,6 V+0,6 V+0,6 V) tanto en estado alto como bajo.
Tomarán esos voltajes por sí mismos, provocando un voltaje cero en la base de un transistor. Por lo tanto, el transistor no accionaría un relé, como queríamos.
Por otro lado, cuando se pone el sol y no hay luz que llegue a LDR1, la resistencia de LDR1 aumenta y el voltaje a través de VR1 se reduce.
Al mismo tiempo, el voltaje en el pin 2 de IC1 también es bajo.
Hace que la salida del IC esté en un estado alto y también hace que aumente el voltaje en R3. El pin 3 de IC1 también tiene un aumento de voltaje. Esto resultó en que el voltaje de salida aumentara aún más. El ciclo continuará hasta que se estabilice en alrededor de 11 V cuando se utilice este circuito de alimentación de 12 V, que consta de T1, D5, D6 y C2.
Pero este voltaje de salida pasa a través de tres diodos (D1-D3), reduciendo el voltaje en 2V. Dejando solo 9V para el circuito de accionamiento del relé, que es suficiente para ello.
Circuito de conducción de relés
Primero, la corriente se redujo en R4 y luego pasó a la base del transistor. Sesgando el transistor para que pueda dejar que el voltaje de la fuente de alimentación fluya a través de la bobina del relé. Hacer que el interruptor de contacto dentro del relé se encienda y dejar que el flujo principal de CA fluya hacia una carga o una lámpara externa que brille.
Usamos el D4 para evitar el voltaje inverso de la bobina del relé para no dañar Q1 u otros componentes.
Circuito Completo
Ahora combinamos todos los circuitos de arriba. Y obtendremos un circuito de luz nocturna automática que funcione; Lo único que queda es la lámpara como carga. Pero después de algunas pruebas, el circuito era demasiado inestable. Para resolver esto, agregué un capacitor en la entrada (pin 2) de IC1 para ayudar a disminuir el ruido y las señales de pico.
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Guía de construcción y configuración
Dado que este circuito tiene bastantes componentes, recomendamos construirlo sobre un tablero perforado o tablero universal.
Si desea ahorrar dinero, puede utilizar un adaptador de CA económico de 12 V en lugar del circuito de alimentación de 12 V utilizado en el circuito completo anterior.
El LDR debe cubrirse con un tubo pequeño. Para evitar la luz no deseada.
Si desea cambiar la sensibilidad a la luz del circuito, puede hacerlo fácilmente ajustando VR1.
Mire el video a continuación para conocer el proceso de ajuste y prueba de este circuito.
Lista de componentess
Resistencias de 0,25 W, tolerancia: 5 %
R1, R3: 100K
R2: 330K
R4: 4,7K
Condensadores
C1: Condensadores cerámicos de 0,01 uF 50 V = 1 unidad.
C2: Condensadores electrolíticos 470 uF 16 V = 1 unidad.
Semiconductores
D1-D3: 1N4148 o 1N914, diodo 0,75 A 200 V = 1 unidad.
D4-D6: 1N4007, diodo 1A 100V = 1 unidad.
IC1: LM741, 8 DIP, amplificador operacional IC = 1 unidad.
Q1: BC337 o BC549, transistor NPN = 1 unidad.
Otros
LDR1: Fotorresistor
VR1: 100K, potenciómetro = 1 unidad.
RY1: Contacto de relé 12 VCC
T1: Transformador 220V salida 12-CT-12V, 100mA = 1 unidad.
PCB Universal, Caja de plástico, Cables, Zócalo IC de 8 pines.
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