Um aparelho com apenas dois componentes, que serve para medir a intensidade de luz, com uma grande gama de aplicações práticas, eis o que você terá neste artigo! Você pode usá-lo para verificar se há luz suficiente para bater uma foto, para verificar a transparência de um vidro, a refletância de um painel ou, então, a iluminação de um ambiente.
Logo que se fala em um instrumento de medida, como um fotômetro, imagina-se um equipamento complexo com muitos componentes e de alto custo, porque sempre se pensa nos tipos comerciais, geralmente importados e caros.
O que a maioria dos nossos leitores talvez não saiba é que é possível fazer um sensível fotômetro com boa precisão que utilize apenas dois (dissemos dois) componentes, sendo um deles de baixo custo e o outro que pode até mesmo ser aproveitado de sua sucata, pois é nada mais, nada menos, do que um transistor queimado.
E claro que, enquanto não explicamos exatamente como pode um aparelho que usa um transistor queimado e um outro componente de baixo custo funcionar na medida de intensidade de luz, os leitores podem pensar que se trata de alguma brincadeira de nossa parte.
O projeto que descrevemos é sério, e realmente funciona, como o leitor poderá verificar se experimentar montá-lo (o que não lhe tomará mais do que alguns minutos).
Pois bem, deixemos de rodeios e, vejamos como pode um fotômetro funcionar com apenas dois componentes e o que é que se pode fazer com um aparelho deste tipo!
O QUE É UM FOTÔMETRO
Se bem que os nossos olhos sejam um instrumento extremamente sensível para a localização de fontes de luz, a interpretação das informações que são enviadas ao nosso cérebro é passível de uma interpretação que nem sempre corresponde à realidade.
Veja como é difícil fazer "de vista" uma comparação de tonalidade de duas tintas.
Como então saber se um ambiente recebe mais luz do que outro; se em um local existe luz suficiente para se bater uma foto com determinada regulagem da máquina, ou saber se um vidro é mais transparente que outro?
Para tudo isso existe um instrumento denominado fotômetro que basicamente consiste em uma fotocélula ligada a um circuito eletrônico dotado de um instrumento indicador, ajustado de modo apropriado, conforme mostra a figura 1.
Neste, a intensidade da corrente produzida pela fotocélula depende da quantidade de luz incidente e também de sua composição, ou seja, da sua cor.
Um ponto importante que deve ser levado em conta ao se usar um fotômetro é em relação à maneira segundo a qual a luz pode ser medida.
Assim, conforme a aplicação dada, será conveniente levar-se sempre em conta as unidades ópticas e seus significados. Para facilitar ao máximo o leitor interessado neste dispositivo e que deseja fazer a escala do instrumento de acordo com a aplicação a ser dada, definimos as principais unidades ópticas no SI (Sistema Internacional):
a) CANDELA (cd) - É a intensidade luminosa, numa direção determinada de uma abertura perpendicular a esta direção que tem uma área de 1/60 do centímetro quadrado e irradia como radiador integral (corpo negro) à temperatura de solidificação da platina.
b) LUMEN (Lm) - Unidade de fluxo luminoso definida como o fluxo luminoso emitido num estéreo-radiano por uma fonte pontual uniforme, colocada no vértice de um ângulo sólido e tendo uma intensidade luminosa de 1 candela.
c) LUX (1x) - É a unidade de aclaramento sendo definida como o aclaramento que uma superfície que recebe normalmente, de uma maneira uniformemente distribuída, um fluxo luminoso de 1 lumen por metro quadrado.
d) CANDELA POR METRO QUADRADO (cd/m2) - É a unidade de luminância definida como a luminância de uma fonte de 1 metro quadrado de superfície emissiva, cuja intensidade luminosa é 1 candela.
O NOSSO FOTÔMETRO
O princípio de funcionamento de nosso fotômetro pode ser explicado com extrema facilidade, pois o circuito usado é muito simples.
As junções do tipo PN possuem propriedade que dependem fundamentalmente da quantidade de luz que nelas incide.
É por este motivo que diodos semicondutores e transistores que tenham suas junções expostas à luz sofrem variações de características elétricas. Todos os diodos e todos os transistores podem ser usados como foto-diodos ou foto-transistores desde que suas junções sejam expostas à luz.
Os foto-diodos e foto-transistores diferem dos diodos e transistores comuns apenas pelo fato de possuírem invólucros transparentes que permitem que a luz chegue às suas junções (figura 2).
Pois bem quando a junção de um transistor é iluminada, são liberados portadores de carga que fazem aparecer uma pequena corrente elétrica, cuja intensidade é portanto proporcional à quantidade de luz recebida.
Assim, o que fazemos no nosso fotômetro é simplesmente ligar entre as junções emissor-base ou base-coletor um instrumento sensível que acuse a corrente gerada.
Este instrumento pode ser um VU meter comum de 200 uA que apresenta sensibilidade para uma deflexão total quando iluminada a junção do transistor escolhido diretamente pela luz do sol.
Com relação ao transistor, se bem que qualquer um sirva, escolhemos o 2N3055 com o seu invólucro retirado de modo a expor as junções do material semicondutor.
Como podemos usar a junção emissor- base ou base-coletor, não é preciso que o transistor esteja bom. Se ele estiver aberto, mas ainda assim com uma das junções em bom estado, poderemos usá-lo neste fotômetro.
Na verdade, outros transistores podem ser experimentados com variações na sensibilidade obtida.
MONTAGEM
Uma das principais vantagens deste aparelho está no fato de não ser exigida fonte de alimentação, pois a corrente é obtida do próprio transistor que funciona, portanto, como uma fotocélula.
Assim, a única preocupação com a montagem está na escolha da caixa e da maneira como o transistor deve ser alojado na mesma para receber a qu que deve ser avaliada.
Na figura 3 temos então o circuito completo do fotômetro observando-se as polaridades do instrumento e do transistor.
Na figura 4 temos uma sugestão de montagem para receber a luz diretamente.
Obs. Atualmente células fotoelétricas de muito baixo custo podem ser adquiridas ou mesmo aproveitadas e calculadoras e relógios.
Na figura 5 damos uma sugestão para concentração maior da luz sobre o foto-sensor (transistor) no caso de se desejar aumentar sua sensibilidade, o que será necessário para medida de intensidades pequenas de luz.
Podemos dizer que para a luz direta do sol temos uma deflexão total sem lente; através de um vidro de janela comum a deflexão cai para 4/5 da escala (absorção de 1/5, portanto) e sob luz difusa do sol a deflexão é de 1/5 da escala.
Com uma lente, pode-se ter um aumento da deflexão para as intensidades menores e a possibilidade de se avaliar a luz de determinada direção.
Na montagem o leitor deve ter o máximo cuidado para que, ao expor o material semicondutor com a retirada do invólucro, não haja qualquer dano no interior do componente.
