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Practica 01: Sensores de luz y temperatura
Entrega vía Web: Viernes 07 de Marzo de 2014
1M. en C. Edgardo Adrián Franco Martínez
http://www.eafranco.com
@efranco_escom
edfrancom@ipn.mx
Contenido
• Introducción
• Objetivos
• Actividades
• Observaciones
• Reporte
• Fecha de Entrega
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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.
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• 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, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.
Fotoresistencia típica
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• Un fototransistor es un transistor sensible a la luz, la luzincide sobre la región de base, generando portadores enella. Esta carga de base lleva el transistor al estado deconducción. El fototransistor es más sensible que elfotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor.
• Un fototransistor es igual a un transistor común, con ladiferencia 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 hacelas veces de corriente de base. (modo de iluminación).
• Puede utilizarse de las dos en formas simultáneamente,aunque el fototransistor se utiliza principalmente con el pinde la base sin conectar.
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(TO-72, TO-5)(PT331C, PT1302B)
• 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
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Termistor típico
• El LM35 es un sensor de temperatura de precisión y lineal.
• 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.
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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.
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Lista de Materiales• 1 Fotorresistencia (Típica 2 o 10 MΩ)
• 1 Fototransistor (TO-72 o TO-5 o PT331C o PT1302B)
• 1 Termistor
• 1 LM35
*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 dispositivos9
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Actividades1. Medir la resistencia de la fotoresistencia bajo las siguientes
condiciones:
• *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)
• *Medir el voltaje en R10
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Luz ambiente
(Luz amanecer
aprox. 20,000 Lux)
Luz directa
lámpara
(Aprox. 2000 lux)
Luz sobre la mesa
de trabajo (Aprox.
600 lux)
Semi-obscuridad
(Aprox. 40 lux)
Obscuridad
(Aprox. 0 lux)
• Recuerde la configuración del divisor de voltaje
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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).
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(PT331C, PT1302B)(TO-72, TO-5)
4. Comparar de manera gráfica y textual la respuesta
del divisor de voltaje de 2, contra el circuito 3.
• ¿Cuál configuración utilizaría para construir un luxómetro? ¿Por qué?
• ¿Qué dificultades tuvo en la prueba de estos dos dispositivos?
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5. Mida resistencia del termistor bajo al menos tres
condiciones de temperatura
• *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
• *Cálculos para Vout (considerando los valores del termistor medidos en el punto 5)
• *Medir el voltaje en R
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Temperatura sobre
fuego (Aprox.
200°C)
Temperatura
ambiente
(Aprox. 26°C)
Temperatura Hielo
(Aprox. 3°C)
7. Con el circuito básico de aplicación del
LM35 mida los voltajes a la salida bajo las
condiciones de prueba.
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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?
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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.
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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)
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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.
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