Practica 01: Sensores de luz y temperatura

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1 Entrega vía Web: Viernes 07 de Marzo de 2014 M. en C. Edgardo Adrián Franco Martínez 1

2 Contenido Introducción Objetivos Actividades Observaciones Reporte FechadeEntrega 2

3 Introducción El uso de transductores y sensores es inevitable cuando hablamos de instrumentación electrónica; estos son los elementos base de todo sistema de medición de variables físicas(luz, velocidad, temperatura, etc.). En está primer práctica trataremos de analizar el funcionamiento de elementos simples como la fotoresistencia, fototransistor, termistor y un sensor lineal de temperatura. 3

4 Una fotoresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz(ldr). Un fotoresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. 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, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ,omás,enlaoscuridady100Ωconluzbrillante. Fotoresistencia típica 4

5 Un fototransistor es un transistor sensible a la luz, la luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción. El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor. Un fototransistor es igual a un transistor común, con la diferencia que el primero puede trabajar de 2 formas: Como transistor normal con la corriente de base(modo común). Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base.(modo de iluminación). Puede utilizarse de las dos en formas simultáneamente, aunque el fototransistor se utiliza principalmente con el pin delabasesinconectar. (TO-72, TO-5) (PT331C, PT1302B) 5

6 Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. Existen dos tipos de termistor: NTC (Negative Temperature Coefficient) coeficiente de temperatura negativo PTC (Positive Temperature Coefficient) coeficiente de temperatura positivo Termistor típico 6

7 ElLM35esunsensordetemperaturadeprecisiónylineal. El LM35 se caracteriza por tener una precisión calibrada de 1ºC y puede llegar a medir temperaturas desde -55 C hasta 150 C. La salida es lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV. 7

8 Objetivos Utilizar dispositivos capaces de producir variaciones eléctricas ante variables físicas como luz y temperatura. Medir sus reacciones y construir un circuito capaz de poder convertir dichas variaciones en niveles de voltaje o corriente, donde se vean reflejados los cambios de las variables. Comprender la dificultad de obtener resultados esperados si se desconocen las características técnicas de los dispositivos. 8

9 Lista de Materiales 1Fotorresistencia (Típica2o10MΩ) 1Fototransistor (TO-72oTO-5oPT331CoPT1302B) 1Termistor 1LM35 *Resistencia de distintos valores y 1KΩ *Protoboard, cables, puntas para multímetro y fuente *Encendedor, cerillos, hielo *Multímetro y fuente de poder *Hoja de datos de todos los dispositivos 9

10 Actividades 1. Medir la resistencia de la fotoresistencia bajo las siguientes condiciones: Luz ambiente (Luz amanecer aprox. 20,000 Lux) Luz directa lámpara (Aprox lux) Luz sobrela mesa de trabajo (Aprox. 600 lux) Semi-obscuridad (Aprox. 40 lux) Obscuridad (Aprox. 0 lux) *Intercambiar fotoresistencias con todos los equipos (Llenar la tabla para todas) 2. Realizar un divisor de voltaje y probar de manera teórica y practica las 5 condiciones anteriores. *Solo para su fototersistencia *Cálculos para Vout (considerando los valores de la fotoresistencia medidos en el punto 1) *MedirelvoltajeenR 10

11 Recuerde la configuración del divisor de voltaje 11

12 3. Desarrolle la configuración siguientes según el fototransistor adquirido como circuitos de acoplamiento para el fototransistor y mida con la ayuda de un multímetro bajo las 5 condiciones previas la variación en corriente y en voltaje(según sea el caso). (PT331C, PT1302B) (TO-72, TO-5) 12

13 4. Comparar de manera gráfica y textual la respuesta deldivisordevoltajede2,contraelcircuito3. Cuál configuración utilizaría para construir un luxómetro? Por qué? Qué dificultades tuvo en la prueba de estos dos dispositivos? 13

14 5. Mida resistencia del termistor bajo al menos tres condiciones de temperatura Temperaturasobre fuego (Aprox. 200 C) *Intercambiar termistores(llenar la tabla para todos) 6. Realizar un divisor de voltaje y probar de manera teórica y practica las condiciones probadas. *Solo para su termistor Temperatura ambiente (Aprox. 26 C) Temperatura Hielo (Aprox. 3 C) *Cálculos para Vout (considerando los valores del termistor medidos en el punto 5) *MedirelvoltajeenR 14

15 7. Con el circuito básico de aplicación del LM35 mida los voltajes a la salida bajo las condiciones de prueba. 15

16 8. Comparar de manera gráfica y textual la respuesta del divisor de voltaje de 6, contra los configuraciones de 7. Cuál configuración utilizaría para construir un termometro? Por qué? Qué dificultades tuvo en la prueba de estos dos dispositivos? 16

17 Observaciones Justificar las respuestas y comparaciones de la manera más técnica posible, evite suposiciones o hipótesis, investigue las características de los dispositivos y el funcionamiento de las configuraciones realizadas. Explique los conceptos de respuesta lineal y exponencial de los sensores. Explique porque existe la necesidad de un acoplamiento o acondicionamiento de la señal en un instrumento de medición. Explique los posibles errores de medición en las actividades realizadas. 17

18 Reporte Portada (Incluir foto del equipo) Introducción (Marco teórico) Actividades y resultados (Incluir fotos de los circuitos) Conclusiones (Por cada integrante del equipo) Anexo (Diagramas, especificaciones técnicas de los dispositivos) Bibliografía (En formato IEEE) 18

19 Fecha de entrega *Se entregará antes del día Viernes 07 de marzo de 2014 (23:59:59 hora limite) *Se revisará redacción (coherencia y ortografía) *No olvidar cumplir con las observaciones de las actividades y reportarlas. 19

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