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Use un comparador o amplificador operacional para simplificar la salida de la resistencia dependiente de la luz – Calendae

Hola, ¿qué tal colega?. Te escribe Jordi Oriol y en el día de hoy te voy a hablar sobre Use un comparador o amplificador operacional para simplificar la salida de la resistencia dependiente de la luz – Calendae

Si su proyecto requiere sensibilidad a la luz, es difícil superar las resistencias dependientes de la luz (LDR), también conocidas como fotorresistores. Están disponibles por centavos cada uno y su fuerza varía según la cantidad de luz que reciben. En la oscuridad, estos dispositivos producen resistencias en el rango de megaohmios y pueden caer a cientos de ohmios o incluso menos cuando se exponen a suficiente luz. Es probable que el primer instinto al crear un prototipo de este tipo de dispositivo use una entrada analógica en un Arduino o una placa de desarrollo similar para detectar niveles de voltaje. Funciona bastante bien en muchas situaciones, pero es posible que también desee considerar un comparador o amplificador operacional para convertir esta entrada analógica en una simple señal de encendido / apagado. También es posible utilizar uno de estos componentes solo para producir una salida utilizable sin el uso de un microcontrolador.

Entrada analógica LDR al microcontrolador

Una configuración LDR para entrada analógica Arduino. Ilustración: Jeremy S. Cook en Fritzing

Primero, examinemos cómo un microcontrolador vería una entrada LDR. Usando el circuito que se muestra en la figura anterior con un Arduino Uno, se conecta un LDR a 5VDC y luego se enruta a la entrada analógica A0. El voltaje en la intersección de A0, la resistencia y el LDR se divide entre la resistencia fija y el LDR, que disminuye su resistencia cuando se aplica luz. El voltaje en esta entrada analógica aumenta con una resistencia reducida en proporción a la cantidad de luz que ve el LDR.

La placa Arduino puede detectar el nivel de voltaje resultante y convertirlo en un valor analógico. Se puede configurar un umbral para responder a diferentes niveles de luz, como encendido o apagado, o se puede usar la señal analógica para control proporcional. Tenga en cuenta que la resistencia en esta ilustración es solo un marcador de posición; debe ajustarse de acuerdo con la sensibilidad LDR. También puede usar una resistencia de recorte para cambiar los valores de salida según sea necesario.

El comparador digitaliza la señal analógica

¿Qué sucede si necesita una entrada brillante, pero solo desea un valor de encendido / apagado? Las entradas analógicas pueden manejar esto mediante programación, pero si está utilizando un Arduino Uno, está limitado a los 6 pines analógicos. También existe el problema normalmente menor de la complejidad adicional del programa. Si necesita más rendimiento de su configuración, puede recurrir a un comparador o amplificador operacional (amplificador operacional) configurado para actuar como uno, para convertir este valor analógico en una simple señal de encendido / apagado.

Leyenda: Configuración de un amplificador operacional LDR y LM358 para detectar la luz como una señal binaria en un Arduino Uno Ilustración: Jeremy S. Cook en Fritzing

Por ejemplo, si iba a utilizar un amplificador operacional LM358 y un LDR para detectar la luz, podría conectar el V + (pin 8) a la fuente de alimentación de 5V de su Arduino, la tierra (pin 4) a la tierra de Arduino, y salida A (pin 1) a un pin digital en la placa Arduino. La entrada inversora (pin 2) estaría conectada a un divisor de voltaje entre + 5V y tierra y su LDR se establecería en un divisor de voltaje en la entrada no inversora (pin 3). Aquí, el LDR actuaría como la resistencia de + 5V en la entrada del amplificador operacional y el conjunto de resistencias funcionaría a tierra.

Esto le dará una entrada de encendido / apagado para su Arduino sin perder tiempo con ninguna programación adicional. Tenga en cuenta que debido a la forma en que funciona este amplificador operacional, la salida será inferior a 5 V, pero será suficiente para activar la entrada necesaria. Obviamente, esto agregará algo de complejidad al cableado, más trabajo que unas pocas líneas de código, por lo que no es ideal en todas las situaciones.

Comparador Sans Arduino

Probablemente se esté preguntando en este punto por qué no tendría simplemente una placa de desarrollo capaz de múltiples entradas analógicas si eso es lo que se necesita. Después de todo, conectar cables adicionales o agregar complicaciones adicionales a la PCB no es trivial. Seguro que hay algunas aplicaciones que requieren esto, pero para la electrónica realmente simple, es posible que no necesite un microcontrolador.

Leyenda: Una configuración de amplificador operacional LDR y LM358 para encender un LED cuando no hay suficiente luz disponible.
Ilustración: Jeremy S. Cook en Fritzing

Una de estas aplicaciones simples sería una luz que desea encender cuando la luz ambiental cae por debajo de un cierto umbral. En esta aplicación, desea insertar el divisor de voltaje de solo las resistencias en la entrada no inversora (pin 3), mientras que el divisor de voltaje LDR se colocaría en la entrada inversora (pin 2). Esto haría que el voltaje en el pin 2 sea más alto que el pin 3 cuando la luz está encendida, activando la salida (pin 1) cuando no hay suficiente luz.

Obviamente los LDRs son solo un tipo de sensor y existen muchos modelos de amplificadores operacionales y comparadores con diferentes características según las necesidades. Si recién está comenzando con sensores y componentes electrónicos, usar una placa de desarrollo como un Arduino es una excelente opción. A medida que avance en su conocimiento, es posible que también desee considerar la electrónica analógica para sus compilaciones. Si bien no es apropiado ni necesario para todos los proyectos, es una gran herramienta cuando el procesamiento puramente digital no se ajusta a su aplicación.

Jeremy S. Cook y Zach Wendt son ingenieros a los que les encanta compartir cómo los componentes electrónicos pueden tener un mejor impacto en las aplicaciones. Jeremy escribe para una variedad de publicaciones técnicas. Zach trabaja para Arrow Electronics, un proveedor líder de Arduino productos.

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