Título de la práctica: Práctica 4 – Medición de intensidad luminosa con fotorresistencia. Asignatura: Instrumentación Industrial II. Hoja: 1 de 4 Unidad temática: Unidad 1 – Elementos transductores de entrada - salida. Fecha: 15 de septiembre de 2006. No. de participantes recomendados: 2 ó 3. Elaboró: Mario Guerrero Martínez. Duración: 4 h. Lugar: Laboratorio de Instrumentación. Revisó: Academia de Instrumentación Industrial II. Aprobó: Academia de Instrumentación Industrial II. Revisión: 0 1 2 3 4 5 Fecha: 2006-09-20

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

CARRERA DE: Electrónica y Automatización

MANUAL DE PRÁCTICAS

Objetivo de la práctica:

Que el alumno realice un estudio del comportamiento de una fotorresistencia (LDR), transductor de entrada de tipo pasivo, clasificado dentro de los transductores resistivos.

Fundamentación Teórica:

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 está 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 la 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.

Descripción de la práctica:

La práctica consistirá en la caracterización de una fotorresistencia, para lo cual, deberá de desarrollarse un sencillo circuito eléctrico que permita convertir los cambios de intensidad luminosa que detecte la fotorresistencia a cambios proporcionales de tensión eléctrica.

Material:

• Multímetro digital de 4½ dígitos. • Resistores de varios valores @ ¼ W ó ½ W (de preferencia, resistores con exactitud del 1%). • Amplificador operacional (LM741, TL081, LM324, etc.). • Medio reproductor de la magnitud medida (fuente luminosa variable). • Fuente de alimentación de corriente directa con salida fija de +12 V y variable de ±12 V. • Varios: conectores tipo banana y caimanes, cable telefónico, tablilla de experimentos, pinzas de corte y

punta, etc.

Título de la práctica: Práctica 4 – Medición de intensidad luminosa con fotorresistencia. Asignatura: Instrumentación Industrial II. Hoja: 2 de 4 Unidad temática: Unidad 1 – Elementos transductores de entrada - salida. Fecha: 15 de septiembre de 2006. No. de participantes recomendados: 2 ó 3. Elaboró: Mario Guerrero Martínez. Duración: 4 h. Lugar: Laboratorio de Instrumentación. Revisó: Academia de Instrumentación Industrial II. Aprobó: Academia de Instrumentación Industrial II. Revisión: 0 1 2 3 4 5 Fecha: 2006-09-20

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

CARRERA DE: Electrónica y Automatización

MANUAL DE PRÁCTICAS

Requisitos:

El alumno deberá tener conocimientos sobre los siguientes temas: divisor de tensión, amplificador operacional (concepto y configuraciones básicas), fotorresistencia (principio de operación), vocabulario metrológico, reglas gramaticales del Sistema Internacional de Unidades y manejo de equipo de laboratorio (multímetro y fotómetro digital).

Procedimiento:

1. Implementar un sistema que permita variar la intensidad luminosa (control de fase), de manera que pueda aislarse de la luz ambiental (montaje en chasis).

2. Una vez que se ha implementado este sistema, hacer variar la intensidad luminosa y medir su valor con un fotómetro digital. Cabe señalar que este sistema, junto con el instrumento de medición, será considerado como el patrón de medición.

3. Medir el valor de resistencia eléctrica de la fotorresistencia cuando el patrón de medición señale el 100% de intensidad luminosa.

4. Con el valor medido en el punto anterior, realizar los cálculos necesarios para adaptar la fotorresistencia en un divisor de tensión, de manera que se pueda realizar una conversión de cambios de intensidad luminosa en la fotorresistencia a cambios proporcionales de tensión eléctrica. La condición primordial para manejar esta configuración, es hacer que a través de la fotorresistencia circule una corriente (I) entre 10 mA y 15 mA, cuando se tenga el 100% de iluminación. La tensión Vcc debe ser de +12 V.

5. El arreglo obtenido en el punto anterior, conectarlo a la entrada de un amplificador seguidor de tensión (alimentación de ±12 V), de manera que se refuerce la señal obtenida del divisor de tensión:

Título de la práctica: Práctica 4 – Medición de intensidad luminosa con fotorresistencia. Asignatura: Instrumentación Industrial II. Hoja: 3 de 4 Unidad temática: Unidad 1 – Elementos transductores de entrada - salida. Fecha: 15 de septiembre de 2006. No. de participantes recomendados: 2 ó 3. Elaboró: Mario Guerrero Martínez. Duración: 4 h. Lugar: Laboratorio de Instrumentación. Revisó: Academia de Instrumentación Industrial II. Aprobó: Academia de Instrumentación Industrial II. Revisión: 0 1 2 3 4 5 Fecha: 2006-09-20

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

CARRERA DE: Electrónica y Automatización

MANUAL DE PRÁCTICAS

6. Una ver realizado el montaje del circuito anterior, ubicar dentro del patrón la fotorresistencia (como se

ubica en la figura siguiente) e iniciar la variación de intensidad luminosa, registrando en una tabla el valor de intensidad luminosa (detectada por el fotómetro digital) y la tensión de salida del amplificador seguidor de tensión (mediante un multímetro digital), de manera que se obtenga la curva de respuesta de la fotorresistencia en base a los parámetros proporcionados por los instrumentos de medición.

Título de la práctica: Práctica 4 – Medición de intensidad luminosa con fotorresistencia. Asignatura: Instrumentación Industrial II. Hoja: 4 de 4 Unidad temática: Unidad 1 – Elementos transductores de entrada - salida. Fecha: 15 de septiembre de 2006. No. de participantes recomendados: 2 ó 3. Elaboró: Mario Guerrero Martínez. Duración: 4 h. Lugar: Laboratorio de Instrumentación. Revisó: Academia de Instrumentación Industrial II. Aprobó: Academia de Instrumentación Industrial II. Revisión: 0 1 2 3 4 5 Fecha: 2006-09-20

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

CARRERA DE: Electrónica y Automatización

MANUAL DE PRÁCTICAS

Resultados: Resultados. Registrarlos el valor de las mediciones en la siguiente tabla, incluyendo en el valor numérico, el símbolo de la unidad de medida. Posteriormente, utilizando estos datos, dibujar la gráfica de respuesta de la fotorresistencia e incluirla en hoja aparte a este documento.

Valor de la intensidad luminosa señalada

por el fotómetro digital

Salida del amplificador seguidor

de tensión (Vsal)

Además, deberá incluirse la documentación del desarrollo del patrón de medición empleado para esta práctica (cálculos, fotografías, circuito electrónico, etc.).