Practica Fotodiodos JCQS UPBC 2013 1 / 7

Universidad Politécnica de Baja California Ingeniería Mecatrónica

Fecha:______________ Nombre de la asignatura: Sensores y acondicionamiento de señales. Integrantes Equipo_____ Nombre: _________________________________________________________ No. Lista ________ Nombre: _________________________________________________________ No. Lista ________ Nombre: _________________________________________________________ No. Lista ________ Nombre de la práctica: Uso del fotodiodo y fototransistor. Objetivo: El alumno armará varios circuitos con un fotodiodo y fototransistor con el uso del diagrama y polarización para ser usados como detectores de interrupción, de presencia o de proximidad. Resultado de aprendizaje: El alumno comprenderá y aplicara sensores luminosos para detectar presencia o proximidad para aplicaciones en circuitos de prendido o apagado. Material Utilizado Diodo emisor de luz (LED) infrarrojo (IR383) Fototransistor (PT1302B/C2) Resistencias (120Ω, 2.5k Ω, 220Ω , 470 Ω , 470 Ω , 2. 7k Ω ) Fuente de alimentación 5 V Multímetro Cables para conexión. Caimanes. Experimentador (Protoboard) Led (rojo, verde o amarillo) Fotointerruptor (ITR8102) y CNY70 Trasnsistor 2N2222 Nota: En caso de no tener los valores de resistencias usar otros muy aproximados Marco Teórico: Diodo LED

Un diodo es un dispositivo electrónico provisto de dos electrodos, cátodo y ánodo, que tiene la propiedad de ser conductor en el sentido cátodo-ánodo, pero no en el inverso. El LED (del inglés Light EDiode), es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en el sentido directo. Produce una luz monocromática, tiene un bajo consumo y es muy empleado como elemento de señalización en aparatos y circuitos electrónicos.

El LED debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo contrario, no se ilumina. Dado

que el LED es muy pequeño, se señalan el ánodo y el cátodo por la longitud de las patas. La pata larga (A) corresponde al ánodo al que se conecta el polo (+) y la pata corta (C) corresponde al cátodo al que se conecta el polo (-). Los colores de las cápsulas del LED pueden ser: rojo, amarillo o verde y los diámetros más usuales son 5 y 3 mm. LED de infrarrojos (IRLED)

El diodo IRLED (del inglés lnfrared Light Emitting Diode), es un emisor de rayos infrarrojos que son una radiación electromagnética situada en el espectro electromagnético, en el intervalo que va

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desde la luz visible a las microondas. Estos diodos se diferencian de los LED por el color de la cápsula que los envuelve que es de color azul o gris. El diámetro de ésta es generalmente de 5 mm.

Los rayos infrarrojos se caracterizan por ser portadores de calor radiante. Estos rayos son producidos en mayor o menor intensidad por cualquier objeto a temperatura superior al cero absoluto. A ) Fototransistor

El fototransistor es un fotodetector que trabaja como un transistor clásico, pero normalmente no tiene conexión base. En estos transistores la base está reemplazada por un cristal fotosensible que cuando recibe luz, produce una corriente y desbloquea el transistor. En el fototransistor la corriente circula sólo en un sentido y el bloqueo del transistor depende de la luz; cuanta más luz hay más conduce. El principio del fototransistor es aparentemente el mismo que el del transistor clásico. Pero si observamos el componente se ve que sólo posee dos patas, un emisor y un colector, pero le falta la base. La base de hecho es sustituida por una capa de silicio fotosensible. Si esta capa está iluminada aparece en la base una corriente que crece con la luz, lo que pone en marcha al transistor.

El fototransistor reacciona con la luz visible y también con los rayos infrarrojos que son

invisibles. Para distinguirlo del LED su cápsula es transparente. En el fototransistor, al igual que en los LED, la polaridad viene dada por la longitud de sus patas pero con una diferencia muy importante; en el fototransistor la pata larga es el negativo (-), al revés que en los LED, que es el positivo (+) Desarrollo 1.- Conectar el fotodiodo y fototransistor como se muestra en el esquema siguiente. 2.- Colocar un LED común en la salida del receptor (deberá estar encendido) como indicador de detección. 2.- Con el fotodiodo y fototransistor alineados (uno enfrente del otro), interrumpir la señal entre estos. 3.- Manteniendo alineados el fotodiodo y fototransistor separar hasta que el LED de detección se apagué.

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Análisis de resultados y conclusiones ¿Cuál es la corriente que circula por el fotodiodo? ¿Cuál es la corriente que circula por el LED indicador? ¿Cuál es la distancia máxima para detectar señal? Complementar el circuito anterior para ser usado con un transistor, triac, SCR para encender un foco. B) Marco Teórico: Los sensores que proporcionan la mejor capacidad para realizar mediciones sin necesidad de contacto físico son los sensores ópticos. Para esta aflicción en particular, se utiliza el optointerruptor o fotointerruptor. Cuando se permite que la luz generada por el emisor sea captada por el receptor, este dispositivo actuará como un interruptor cerrado, sin embargo cuando se impide que la luz emitida por el led llegue a ser detectada por el fototransistor este se comportará como un interruptor abierto. El modelo de optointerruptor elegido es el ITR8102 el cual se trata de un diodo emisor de luz infrarroja, de arseniuro de galio, acoplado a un fototransistor de silicio, en una carcasa de plástico, un rango de operación de 5 a 30 volts, y su capacidad de brindar corrientes de hasta 1 Ampere y por su disponibilidad de manera comercial.

Desarrollo 1.- Armar el circuito siguiente: 2.- Medir los voltajes en los puntos y corrientes en los puntos A, B y C pedidos cuando esta sin interrumpir.

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3.- Medir los voltajes y corrientes en los puntos pedidos A, B y C cuando esta interrumpida la señal al fototransistor.

Aplicaciones

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C) Armar el circuito siguiente para medir proximidad.

5.- Con objetos de diferente color acercar y alejar al sensor, registrando lo observado con el LED indicador. 6.- En una tira de papel con líneas de color negro de diferente grueso (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 mm), determinar el mínimo grueso detectado.

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Datos y referencias

Medidas en milímetros

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