1 Facultad Escuela Lugar de Ejecución : Ingeniería. : Biomédica : Laboratorio de Biomédica Laboratorio N 4: Sensibilidad de la Resistencia Dependiente de Luz (LDR) ante cambios de intensidad y longitud de onda. Competencia Los estudiantes aprenderán los conceptos básicos para relacionar y analizar la intensidad y la longitud de onda de la luz emitida por un LED (del acrónimo inglés: light-emitting diode) y la sensibilidad de un dispositivo fotosensible LDR (por sus siglas en inglés: light-dependent resistor) el cual es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz. Utilizar los entrenadores e instrumentos virtuales para completar la práctica. Materiales y equipos NI LabVIEW. NI ELVIS II+. Computadora. Cables. Sensor Opto electrónico LDR Noción Teórica QUE ES LA LUZ VISIBLE? La luz es una radiación electromagnética que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS y como tales poseen algunas características que son:
2 Se propagan en el vacío a la velocidad de 300,000 km/s, que se conoce como "velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c (c = 300,000 km/s). La velocidad de la luz en el vacío no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio, la velocidad de la luz es inferior. La energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energía. Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia como puede verse en el siguiente diagrama: Figura 1. Espectro de Radiaciones Electromagnéticas. Relación energía-longitud de onda La LUZ es la radiación visible del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros ojos. Se propaga en línea recta. Se refleja cuando llega a una superficie reflectante. Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro (se refracta).
3 Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del objeto. Qué es un LDR? Un LDR (Light Dependent Resistor) es una resistencia que varía su valor en función de la luz recibida, cuanta más luz recibe, menor es su resistencia. Está fabricado con un semiconductor de alta resistencia como puede ser el sulfuro de cadmio. Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide la célula. Cuanta más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV). El rango de resistencia que nos puede dar un LDR desde la total oscuridad hasta la plena luz, variará de un modelo a otro, pero en general oscilan entre unos 50Ω a 1000Ω cuando están completamente iluminadas y entre 50KΩ y varios MΩ cuando está completamente a oscuras. Los LDR también poseen distintos comportamientos a distintas longitudes de onda del espectro visible (colores). Figura 2. Aspecto físico de una LDR y su representación electrónica. Procedimiento PARTE I. Sensibilidad de un LDR ante la intensidad de luz incidente 1. Se examinara la respuesta de una LDR a la intensidad de luz del ambiente. 2. Conectar el entrenador NI ELVIS II+, abrir el Téster Digital de LabView.
4 3. Mida la resistencia del LDR ante la luz ambiente (luces del laboratorio encendidas) Valor: 4. Mida la resistencia del LDR ante la disminución de intensidad de luz ambiente (luces del laboratorio apagadas). Valor: 5. Mida la resistencia del LDR ante la disminución drástica de intensidad de luz ambiente (luces del laboratorio apagadas y LDR encerrado). Valor: PARTE II. Sensibilidad de un LDR en relación a la longitud de onda incidente. 1. Se examinara la respuesta de una LDR a la intensidad de radiación de una longitud de onda incidente. 2. Conecte la fuente de luz (Roja, Verde) en el circuito de divisor de voltaje de la Fuente de alimentación fija + 5 V del NI ELVIS II+, como se muestra en la siguiente figura: Figura 3. Conexión en el NI ELVIS del potenciómetro VR1 para variar voltaje de la Fuente de Luz. 3. Acople la fuente de luz a la LDR, sin aplicar energía al circuito. En esta posición, la fuente de luz extinguida bloquea a la luz externa, y la resistencia medida del LDR es la resistencia oscura. Registre la resistencia medida en la tabla 1.
5 4. A fin de obtener una lectura correcta, espere hasta que esta se estabilice (alrededor de 30 segundos) 5. Ajuste el potenciómetro VR1 y calibre la tensión VLDAR según los porcentajes de la tabla 1 (La posición física de la fuente de luz con relación a la celda permanece igual). Registre la resistencia LDR en cada caso. Además mida y registre la corriente aplicada a la fuente de luz. VLDAR(V) 0 5% 15% 30% 50% 60% 75% 85% 92% 100% ROJA VLDAR(V) ILS(mA) RLDR() VERDE VLDAR(V) ILS(mA) RLDR TABLA 1. Medición de la resistencia de la celda del LDR para cada una de las intensidades en longitudes de onda diferentes 6. Ahora intercambie Conectando la fuente de luz verde(o roja según sea el caso) en el circuito implementado en él NI ELVIS II+. 7. Repita el paso 5 con la nueva fuente de luz. Registre los datos en la tabla 1. 8. Represente gráficamente los resultados obtenidos en la tabla 1. Análisis de los resultados Presente los resultados obtenidos en la práctica. Incluya las gráficas y su análisis respectivo de la Tabla 1. Actividad de Investigación Complementaria 1. Construya en breadboard un detector de al menos 3 colores (colorímetro) utilizando LDR, el cual será probado en fecha programada en la planificación de laboratorios. 2. Investigue las propiedades de los Fotodiodos, los Fototransistores y las Optocuplas. 3. Simular al menos 2 circuitos que contengan estos elementos, tomando como base los circuitos del entrenador Venetta MCM-B6 que está en el laboratorio de biomédica.
6 Referencias 1. Introduction to Biomedical equipment, Joseph carr 2. Análisis Instrumental,Skoog, Douglas A. / Leary, James J. 3. Instrumentación y Medidas Biomédicas, Cromwell, Leslie /610.28 C946 4. National Instruments. http://zone.ni.com/devzone/cda/epd/p/id/6503
7 Hoja de cotejo: 4 Guía : Desarrollo y Act. Complementaria Alumno: Mesa No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % 1-4 5-7 8-10 Nota CONOCIMIENTO (Aberturas, Velocidades, etc.) 20% Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO 15% 15% 20% ACTITUD Trabajo en equipo Responsable: Guías de lab. 15% Es un Observador Pasivo. Participa Ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinación con sus compañeros de Puesto de trabajo. Participa propositiva e integralmente en toda la Practica. Manejo de Recursos: Actividad requerida para la práctica Análisis TOTAL 100% 15% Es Ordenado pero no hace un uso adecuado de los Recursos Hace un Uso de Recursos respetando las pautas de seguridad, pero es desordenado Hace un manejo responsable y adecuado de los Recursos de conformidad a pautas de seguridad e Higiene