Di Jeremy Cook
L'illuminazione elettrica richiede energia. Se ci si trova in una situazione in cui l'elettricità è limitata (ad esempio, quando si utilizza un dispositivo alimentato a batteria), si preferisce non sprecare corrente, se c'è il sole o se ci sono altre luci già accese. In questo post, costruiremo un circuito per un sensore di luce che consenta a un LED di spegnersi automaticamente quando viene rilevata della luce.
Circuito per un sensore di luce: fotoresistore (LDR), transistor, resistore
Per questo esperimento saranno necessari i seguenti componenti. I valori utilizzati sono indicati tra parentesi, ma possono variare a seconda della tensione in entrata e dei componenti disponibili:
- Transistor NPN [2N2222A]
- (2) Resistori [R1 = 102 Ω, R2 = 5,1 kΩ]
- LED [rosso]
- Fotoresistore
- Fonte di tensione [5 V]
Collegare il circuito secondo lo schema "DARK DETECT" (rilevamento oscurità) riportato qui sotto. Se i collegamenti vengono effettuati in modo corretto, l'assenza di luce determinerà l'accensione del LED. Se il fotoresistore viene raggiunto da una quantità di luce sufficiente, il LED si spegne.
Schema del circuito del sensore di luce: invertire R2 e fotoresistore per rilevare luce o oscurità
Spiegazione del circuito per il sensore di luce
Quando la luce raggiunge il fotoresistore, la sua resistenza elettrica si abbassa dalla gamma di multipli di MOhm di quando si trova nell'oscurità totale alla gamma dei 100 Ohm di quando riceve luce sufficiente. Il fotoresistore (LDR) e il resistore R2 agiscono come divisori di tensione, con la tensione a VX determinata da VX = VDC * RLDR / (RLDR + R2). La corrente inizia a fluire dal collettore (3) all'emettitore (1) quando la tensione VX/base è sufficientemente elevata (circa 0,6 V CC per la configurazione illustrata). Quando il circuito è attivo, la corrente scorre attraverso il LED e il transistor, inibita dal resistore R1 per proteggere il LED.
Per modificare dinamicamente il punto in cui il LED si accende, è possibile utilizzare un resistore variabile (regolabile) per il dispositivo R2. Mano a mano che la resistenza di quest'ultimo viene aumentata, è necessaria una maggiore resistenza del fotoresistore, e quindi un livello di luce inferiore, per raggiungere una tensione sufficiente (VX) ad attivare il transistor e accendere il LED.
Rilevamento dell'oscurità | Credito: Jeremy Cook
Al contrario, è possibile invertire la posizione di R2 e fotoresistore per accendere il LED quando c'è luce sufficiente. In tale situazione, poiché la resistenza del fotoresistore diminuisce quando c'è più luce, la caduta di tensione da VX a terra diventa maggiore. Quando il valore VX diventa sufficientemente elevato, consente alla corrente di fluire attraverso il LED.
Microcontroller, amplificatori operazionali e controllo delle "cose"
L'accensione di un LED in base alla luce ambientale è sicuramente utile per l'illuminazione. Tuttavia, questo tipo di impostazione del circuito di resistenza in base alla luce può essere applicato altrove.
L'ingresso di tensione differenziale (da un fotoresistore o da altro dispositivo) può essere utilizzato con un amplificatore operazionale per effettuare la commutazione, invece di utilizzare un singolo transistor. È inoltre possibile utilizzare un microcontroller (o altri dispositivi di elaborazione dotati di un convertitore analogico-digitale) per azionare apparecchiature basate sulla luce ambientale. Spieghiamo come utilizzare tale sensore con una configurazione del microcontroller Arduino qui.
La misurazione della luce (o la sua assenza) può essere utilizzata per il rilevamento della presenza o per trasmettere segnali mantenendo l'isolamento elettrico. Con l'ausilio delle risorse informatiche locali, i dati possono persino essere inviati al cloud e amalgamati con quelli di altri dispositivi di rilevamento, determinando possibilità di controllo praticamente infinite. Non male per un sensore estremamente semplice ed economico!
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