2 Projetos Fotoelétricos (ART1383)

Circuitos controlados pela luz podem ser usados numa infinidade de aplicações práticas, principalmente envolvendo robótica e mecatrônica. Os LDRs (Foto-resistores) usados como sensores em 10 projetos que mostramos neste artigo são baratos e fáceis de serem obtidos, o que facilitar bastante os leitores que desejam montar, experimentar circuitos de robôs ou automatismos ou ainda simplesmente conhecer aplicações fotolétricas.

Um dos dispositivos mais sensíveis com que podemos contar para aplicações em circuitos fotoelétricos é o LDR (Light Dependent Resistor) ou foto-resistor.

Os foto-resistores são dispositivos que possuem uma superfície sensível com eletrodos de ouro e entre eles uma substância denominada sulfeto de cádmio (CdS) que conduz a corrente elétrica em um grau que depende de sua iluminação.

Na figura 1 temos o aspecto de um foto-resistor ou LDR comum.

 

No escuro, o LDR apresenta uma resistˆncia muito alta que pode chegar a milhões de Ω.

No entanto, ao ser iluminado, são liberados portadores de carga e a resistência do componente se reduz drasticamente chegando a algumas dezenas ou centenas de Ω na luz do sol direta.

O LDR é um dispositivo algo lento, para os padräes eletr“nicos, o que quer dizer que ele não serve para receber sinais modulados como controles remotos, links e outros dispositivos em que se deseja fazer a transmissão de dados.

No entanto, sua sensibilidade é muito grande, maior mesmo que a do nosso próprio olho, o que permite que ele seja usado em chaves eletrônicas controladas pela luz, alarmes, osciladores controlados por luz e sombra, etc.

Os circuitos que damos a seguir são apenas uma pequena amostra do que é possível fazer com LDRs e estes circuitos podem ser facilmente modificados para operações em modos diferentes pela simples troca de componentes ou acréscimos de etapas.

Muitos dos circuitos são excelentes para serem implementados em projetos de robtica e mecatrônica e ainda para a apresentação como trabalhos escolares, em feiras de ciências ou ainda em demonstrações.

Projeto 1 - FOTÔMETRO 1

Este circuito pode ser usado para medir a intensidade de fonte de luz, grau de iluminação de ambientes ou ainda para comparação de tonalidade de painéis, paredes, folhas ou objetos.

Trata-se basicamente de uma ponte de Wheatstone em que um dos ramos é representado por um foto-sensor, ou seja, o LDR.

Quando P1 equilibra a ponte, o que depende da luz que incide no LDR, o instrumento M1 acusa.

Se P1 for calibrado em função de diversas intensidades luminosas, podemos ler na sua escala a iluminação sobre o sensor.

Na figura 2 temos o diagrama completo deste simples fotômetro.

 

Os poucos componentes usados não exigem o emprego de uma placa de circuito impresso além do que, o circuito não é crítico.

Assim, uma ponte de terminais com parafusos pode ser usada com a disposição mostrada na figura 3.

 

O instrumento M1 é um microamper¡metro com zero no centro da escala, mas na sua falta pode ser usada a escala mais baixa de correntes de qualuer multímetro.

Os resistores são de1/8W com 5% ou mais de tolerância e para a alimentação podemos usar duas ou quatro pilhas pequenas.

O LDR pode ser de qualquer tipo ou tamanho. Sua montagem num tubinho opaco dotará um sistema de uma certa diretividade.

Para calibrar, ilumine o LDR e ajuste P1 de modo que o instrumento tenda a marcar corrente máxima (num sentido ou outro). Ajuste P2 para que a agulha não ultrapasse o final da escala.

Para usar, basta apontar o LDR para a fonte de luz e ajustar P1 para obter a marcação zero. Com a ajuda de uma fonte de luz de intensidade conhecida ou de um fotômetro é possível formar uma escala para o aparelho.

Projeto 2 - FOTÔMETRO 2

Este circuito é tão sensível quanto o anterior e usa um microamperímetro comum. Podemos calibrar a escala do instrumento, em lugar do potenciômetro, obtendo assim uma leitura direta.

Na figura 4 temos o diagrama completo do fotômetro 2.

Fotômetro II – Diagrama completo.

Como se trata de montagem bastante simples, optamos pelo uso de uma placa de circuito impresso, com a configuração mostrada na figura 5. No entanto, o leitor também pode fazer a montagem numa matriz de contactos.

Montagens em ponte de terminais do projeto 2.

O transistor admite diversos equivalentes (qualquer NPN de uso geral) e tanto os resistores como o LDR tˆm especificações como as do projeto anterior.

O instrumento, neste caso, é um microamperímetro não crítico de 100 a 500 µA de fundo de escala. Também podemos usar a escala mais baixa de correntes de um multímetro comum.

O único ajuste consiste em iluminar totalmente o LDR e atuar sobre P1 para que a agulha do instrumento não ultrapasse o fundo de escala.

Para usar o aparelho é só apontar o LDR para qualquer fonte de luz ou objeto que desejamos saber o grau de iluminação.