foto célula, foto celda, interruptor crepuscular o sensor de oscuridad para automatización de lámparas casero " Automatic light sensor " Photocell
hola que tal a todos, en esta ocasión les presento esta nueva entrada, la cual trata sobre un circuito para una foto célula, foto celda, interruptor crepuscular o sensor de oscuridad para automatización de lámparas casero
advertencia: antes de que continúes leyendo debo advertirles que este circuito se alimenta directamente de la red eléctrica de nuestra casa ya sea 110 o 220 voltios AC dependiendo del país, por lo que hay riesgo de electrocución o de recibir una muy fuerte descarga eléctrica, aunque el circuito hay lugares donde hay voltaje de 12 y 5 voltios, nunca se debe tocar mientras el circuito mientras esta alimentado ya que el mismo no tiene aislación galvánica sobre la red eléctrica, si no tiene experiencia sobre el correcto manejo de alto voltaje y las herramientas necesarias para esto, mejor ni lo intente, si aun después de leer esto continua con el armado de este circuito, todo lo que haga será bajo su propio riesgo
bueno el funcionamiento de este circuito es simple: te has preguntado quien apaga las lámparas del alumbrado publico durante el día y las enciende durante la noche, pues la repuesta es una foto célula, una foto célula es un circuito con un sensor capaz de medir la intensidad de la luz del ambiente, cuando la luz de el ambiente cae por debajo de un umbral prefijado este enciende automáticamente las lámparas, y se mantienen encendidas durante toda la noche, por el contrario cuando la luz del ambiente supera ese mismo umbral prefijado este apaga automáticamente y las lámparas se mantienen apagadas durante todo el día, y esto ocurre día tras día, de este modo se consigue la automatización de nuestras lámparas, así que podemos asegurarte que no hay una persona que apague las lámparas durante el día y luego las enciende durante la noche 😊
por otro lado la fotocelda debe ser inmune a destellos de luz como los relámpagos, fuegos artificiales, flashes de cámaras fotográficas, entre otras fuente de luz repentina que puedan incidir en la fotocélula y la puedan engañar creyendo que es la luz del sol, y apague momentáneamente nuestras lámparas, por ejemplo al ritmo de un relámpago, ya que esto seria muy molesto y en alguno caso es perjudicial para algunas lámparas
pero ya dejemos de hablar y pasemos al diagrama de este circuito
diagrama de la fotocelda casera:
como podemos apreciar en el diagrama el circuito es cansillo y muy fácil de realizar, pero no se dejen engañar por su sencillez ya que el circuito funciona muy bien y nos asegurara que nuestras lámparas enciendan cuando deben. durante la noche, y se apaguen cuando deben, durante el día,
el corazón de este circuito, es un OPAM " amplificador operacional " LM358 el cual esta funcionando en modo comparador y funciona de la siguiente manera, en la entrada negativa " pin2 " del OPAM LM358 se establece un voltaje umbral mediante el reóstato de 5K, ahora en la entrada positiva " pin3 " se encuentra un divisor resistivo formado por una resistencia de 33K y la resistencia interna de la LDR, ahora supongamos que en el pin 2 fijamos mediante el reóstato de 5K un voltaje umbral de 2.5 voltios, cuando la luz del día incide sobre la LDR, esta baja su resistencia interna disminuyendo el voltaje en el pin3 a un voltaje muy bajo, casi cero voltios, pero como el voltaje del pin2 es mayor que la del pin3 la salida del OPAM es baja " cero voltios ", por tanto el transistor 2SC945 no conduce, el relé no se activa y nuestras lámparas se mantienen apagadas, cuando llega la noche, ya no incide mucha luz en nuestra LDR y esta aumenta su resistencia interna lo que hace que el voltaje en el pin3 se eleve conforme a como va disminuyendo la luz del ambiente, una vez que el pin3 alcanza un voltaje mayor al pre establecido en el pin2, el pin de salida del OPAM cambia a estado alto" unos 4 voltios ", con lo cual el transistor 2SC945 conduce y excita la bobina del relé y este cierra sus contactos y enciende nuestra lámparas
he utilizado un OPAM LM358 por ser muy popular y muy fácil de conseguir, en mi caso este OPAM se consigue hasta en las farmacias, notaras que el diagrama se esta utilizando solo uno de los dos OPANES con los que cuenta el chip LM358, se que es un desperdicio ya que solo se utiliza uno de los APANES del chip, pero si usted desea puede utilizar chip que solo cuentan con un solo OPAM como el 741 o el TL071 y listo, pero deberás identificar las conexiones de cada pin para que funcione
el reóstato de 5K nos permite ajustar el voltaje umbral y con ello se consigue ajustar el nivel de sensibilidad de nuestra foto celda
ahora el capacitor de 1000UF a 10 voltios que esta en serie con una resistencia de 100ohm hacia la base del transistor 2SC945, es para generar un retardo de 10 segundo antes de apagarse la lámpara, esto tiene como objetivo evitar que la lámpara se apague y se encienda momentáneamente por destellos de luz como los relámpagos, fuegos artificiales, flashes de cámaras fotográficas, entre otras fuentes de luz que puedan engañar a nuestra fotocélula y funciona de la siguiente manera; cuando la salida del OPAM lm358 es alta " cuando es de noche " el capacitor de 1000UF a 10 voltios se carga a través de la resistencia de 100ohm, cuando repentinamente aparezca una fuente de luz como un relámpago la LDR de nuestra fotocélula creerá que es la luz del día y la salida del OPAM cambiara a estado bajo, el diodo 1N4148 evitara que el estado bajo del OPAM descargue el capacitor y a su vez la carga almacenada en el capacitor 1000UF alimentara la base del transistor por un periodo de tiempo de unos 10 segundos, cuando el relámpago o cualquier otra fuente cese que ya no inciden en nuestra fotocelda y ya no la engañan el OPAM cambia nuevamente su salida a estado alto y la lámpara seguirá iluminando como si nada hubiera pasado, ahora cuando ya ha amanecido la luz del sol incidirá sobre nuestra fotocelda cambiando la salida del OPAM a estado bajo y cuando el capacitor de 1000UF a 10 voltios se descargue las lámparas se apagaran y se mantendrán apagadas hasta que oscurezca nuevamente, si deseas cambiar el tiempo de este retardo solo deberás bajar el valor del capacitor de 1000UF a 10 voltios, aunque les recomiendo que no lo modifiques
la alimentación de esta fotocelda, es directamente de la red eléctrica que alimentara a la lámpara, para regular el voltaje para alimentar nuestra fotocélula, estamos utilizando una fuente capacitiva formada por los capacitores de 1UF a 250 voltios y el capacitor de 680NF a 250 voltios que están en paralelo para formar un capacitor de 1.68UF a 250 voltios y la resistencia de 27ohm 2W, el capacitor de 1.68UF a 250 voltios se encarga de limitar la corriente de alimentación de la foto celda y la resistencia de 27ohm es para suprimir los picos de cortos circuitos que se presentan cuando se energiza el circuito y el capacitor de 1.68UF se encuentra descargado y al mismo tiempo hace la función de fusible, una vez que la corriente ya limitada pasa por el capacitor de 1.68UF a 250 voltios y por la resistencia de 27ohm a 2W, esta llega al puente de diodos conformados por cuatros diodos 1N4007 que se encargan de rectificar el voltaje y luego este pasa a través de una resistencia de 100ohm a 2W hasta llegar a un diodo zener de 12 voltios a 1W para limitar el voltaje a 12 voltios DC, luego esos 12 voltios llegan a un regulador LM7805 para reducir el voltaje a 5 voltios muy estables que luego alimentaran al OPAM LM358, la función del diodo zener de 12 voltios a 1W, es la de limitar el voltaje a 12 voltios mientras el relé esta inactivo, ósea durante el día, ya que cuando el relé se activa durante la noche, el consumo del relé hace que el voltaje se mantenga en 12 voltios DC, con lo cual el diodo zener no trabaja hasta que el relé se desactive durante el día
cabe destacar que el circuito así como esta, esta pensado para trabajar con un voltaje de red de 110 voltios AC, pero en caso de querer trabajar este circuito en un voltaje de red de 220 voltios AC, solo deberás bajar el valor del capacitor de 1.68UF a 250 voltios a la mitad ósea 0,84UF a 250 voltios, para logra este valor solo deberás utilizar un capacitor de 680NF en paralelo con uno de de 150NF a 250 voltios cada capacitor y listo, pero les recomiendo que utilicen capacitores que soporten un voltaje de 400 voltios por seguridad, aparte deberán cambiar el varistor 14D391K por un 14D681K
he agregado unas pequeñas medidas de seguridad para proteger el circuito de la fotocelda como la lámpara y estas medidas son;
- primeramente he utilizado un fusible, este se elige de acuerdo del consumo de la lámpara o de las lámparas, y protege que en caso de algún sobre consumo o corto circuito el fusible explotara evitando que se produzcan daños mayores
- he utilizado un varistor en paralelo con la entrada de alimentación de la fotocelda o de la lámpara o lámparas después del fusible, el objetivo de este varistor es proteger el circuito de posible picos de alto voltaje que se pudieran producir en la red eléctrica que pudieran dañar el circuito y las lámparas, en caso de un pico excesivo, el varistor conducirá provocando un corto circuito que a su vez hará que el fusible explote desconectando la fotocelda y las lámparas de la red eléctrica evitando que se produzcan daños irreparables en el circuito de la fotoceldas y en las lámparas
- el varistor que se encuentran en los pines del relé, tiene como objetivo proteger los contactos del mismo, evitando que se formen chispas al al abrir y cerrar los contactos del relé a lo largo del funcionamiento de la fotocelda
el relé recomendado para este circuito, debe ser de 12 voltios y que soporte una corriente máxima de 10 amperios, si usas un rele de 12 voltios pero que soporta mas corriente no funcionara muy bien, ya que el consumo de la bobina del relé es mayor y hará que se baje mucho el voltaje de la fuente capacitiva, lo que puede afectar en el funcionamiento del circuito, por el contrario si usas un relé de 12 voltios pero que soporta menos amperios, no habrá problemas, solo ten cuidado de no sobre cargar el relé con el consumo de las lámparas
cuantas lámparas puede controlar esta fotocelda ? : pues con el relé recomendado de 10 amperios, puedes alimentar fácilmente unas 5 o 6 lámparas de 100W, ya que la corriente máxima del relé son 10 amperios por 110 voltios AC de la red eléctrica " en mi caso " son 1100W, pero lo recomendable es exigirle la mita de la potencia que soporta relé ósea 500W o 550W máximos
el circuito de esta fotocelda cuenta con dos leds los cuales pueden ser del color que os guste y indica en que estado se encuentra la fotocelda, un led indica cuando la foto celda a activado el relé para encender las lámparas durante la noche y otro que indica cuando las lámparas están apagadas durante el día, me pareció muy bueno colocar estos leds, pero si no los deseas solo debe omitirlos y listo, estos leds no afectan al funcionamiento del circuito
este circuito puede ser metido dentro de una pequeña caja plástica, para proteger el circuito de la intemperie y puedes hacer un agujero para colocar la LDR de modo que le incida la luz del ambiente para que la fotocelda funcione correctamente o simplemente puedes meter todo el circuito dentro de la caja plástica y la fijas en un lugar y luego mediantes conexiones por cable puedes colocar la LDR en otro lugar que sea mas conveniente para que incida mejor la luz sobre la LDR, como por ejemplo en el techo, cabe mencionar que si usa este ultimo método debe proteger la LDR de la intemperie metiéndola como por ejemplo en un tubo de ensayo, que deja pasar la luz para que incida en la LDR y a la vez la protege de la intemperie, este ultimo método es el que he utilizado y mas adelante veremos como lo he hecho yo
en mi caso esta fotocelda la utilizare para controlar una lámpara de vapor de sodio de 150W que tengo instalada en el porche de mi casa, para iluminar la calle que pasa por el frente, mas adelante veremos una foto de la lámpara
fotos de la fotocelda casera:
antes de que pasemos a ver mi fotocelda, les digo no juzguen mi montaje se que es todo un desastre, pero lo importante aquí es que funciona perfectamente y de hecho al momento de escribir esta entrada ya esta fotocelda fue instalada en mi casa para controlar de manera automática una lámpara de vapor de sodio de 150W que tengo instalada en el porche de mi casa, para iluminar la calle que pasa por el frente todas las noches y ha funcionado sin problemas, ya ustedes mas adelante si se animan a realizar este circuito, pueden montar todo en PCB universal o aun mejor pueden diseñarle una PCB para hacer un circuito muy profesional, pero eso ya es a decisión de cada uno
aquí podemos apreciar mi fotocelda ya terminado; la PCB fue reciclada de un viejo aparato que ya no funcionaba junto con los demás componentes
aquí podemos apreciar la LDR que he utilizado, esta fue reciclada de una vieja tarjeta de una nevera marca MABE que ya no funcionaba
en esta parte podemos observar la parte lógica de esta fotocelda, conformada por el OPAM LM358 algunas resistencias y el reóstato de calibración de sensibilidad de 5K, incluso podemos apreciar los dos leds que nos indican cuando las lámparas están encendidas o apagadas, en mi caso el led naranja indica cuando la lámpara están apagadas y el led verde cuando las lámparas están encendidas
en esta parte tenemos la parte de rectificación y de regulación de voltaje de fotocelda conformada por el puente de diodos la resistencia limitadora del diodo zener, diodo zener y el regulador de 5 voltios LM7805
aquí en esta parte tenemos los sistemas de protección conformado por el fusible y los varistores tanto el que esta en paralelo con la entrada de voltaje de la red como el que esta en paralelo con los contactos del relé
aquí podemos apreciar los dos capacitores que conforman la fuente capacitiva y en medio de los dos capacitores tenemos la resistencia de 27ohm a 2w
aquí podemos apreciar el relé que he usado, el cual es un relé de 12 voltios y 16 amperios, se que les recomendé usar relés de 10 amperios, pero curiosamente este relé tenia un consumo igual al de un relé de 10 amperios, así que no había problema en usarlo
bueno a llegado el momento de la verdad, voy a energizar la fotocelda a ver si funciona o si simplemente una bonita explosión
aquí como ven ya he conectado la fotocelda a la red eléctrica de mi casa que en este caso es de 110 voltios AC y por suerte nada exploto ( que mal 😅 )
y como ven posemos apreciar que el led naranja esta encendido indicando que la lámparas están apagadas y hecho podemos confirmar que es así, ya que la lámpara incandescente de 100W que se aprecia al fondo la estoy utilizando como lámpara de carga de prueba y esta completamente apagada
ahora cuando tapo la LDR con el dedo para simular que ya anocheció, podemos apreciar que el led verde se ha encendido indicando que las lámparas están encendidas y de hecho podemos ver al fondo que es así
ya no queda nada mas que decir que nuestra fotocelda funciona perfectamente y ya solo que instalársela a la lámpara que deseamos controlar para que encienda y apague automáticamente, en mi caso como les mencione anteriormente, esta fotocelda la utilizare para controlar de manera automática una lámpara de vapor de sodio de 150W que tengo instalada en el porche de mi casa, para iluminar la calle que pasa por el frente todas las noches y esta lámpara es la que veremos a continuación
como ven en la foto de arriba esta es lámpara que controlare con esta fotocelda, también podrán notar la fotocelda ya instalada y funcionando y podemos ver que esta encendido el led naranja indicado que la lámpara esta apagada y podemos apreciar que efectivamente es así, aunque podemos notar al fondo de la foto que esta oscuro, pero aun no estaba lo suficientemente oscuro como para alcanzar el nivel de penumbra de la fotocelda y esta cambiara de estado y activara la lámpara
y aquí podemos apreciar que la fotocelda a alcanzado el nivel de penumbra deseado y ahora a encendido el led verde indicando que a activado el relé para encender la lámpara y podemos apreciar que es así, de este modo podemos decir que nuestra fotocelda funciona sin problemas
aquí en esta ultima foto podemos apreciar ya la lámpara iluminada a plena potencia
por ultimo, en las siguientes fotos podrán ver como he instalado mi fotocelda, la cual la instale fija en un lugar seguro y luego mediantes cables realice las conexiones entre el circuito de la fotocelda y la LDR, la cual la instale sobre el techo de mi casa para que le incida mejor la luz del ambiente a la LDR, cabe mencionar que la LDR la he metido adentro de un tubo de ensayo bien sellado para protegerla de la intemperie
prueba de funcionamiento de la fotocelda casera :
como podrán ver en los videos, la fotocélula funciona perfectamente y sin ningún problema.
aquí te dejo otra versión de esta misma fotocelda, donde en vez de utilizar un relé para en control de la lámpara s esta utilizando un TRIAC de potencia, solo haz clic aquí para ir a la entrada
y bueno no me queda nada mas que decir, mas que eso es todo y nos vemos en una próxima entrada
si ya has leído hasta aquí de seguro estarás muy feliz porque ya armaste una fotocelda y te ha funcionado perfectamente sin ningún problema
no se olviden de dejar un comentario aquí en el blog sobre que te pareció el tema o alguna sugerencia para seguir mejorando poco a poco cada ves mas
Que horrible forma de hacer un diagrama electrónico.
ResponderEliminargracias amigo y amigo esperamos a ver un diagrama presentado por ti
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