foto célula, foto celda, interruptor crepuscular o sensor de oscuridad para automatización de lámparas casero con triac " Automatic light sensor " Photocell

 hola que tal a todos y sean nuevamente bienvenidos a este pequeño blog, en esta ocasión les presento esta nueva entrada, la cual trata sobre una foto célula a fotocelda para automatización de lámparas, pero a diferencia de la foto célula o fotocelda que presente en una entrada anterior, esta tiene una pequeña modificación, y esta pequeña modificación consta, en que el la versión anterior para el control de la alimentación de las lámpara utilice un relé, pero como todos saben los relé sufren daños mecánicos aparte del desgaste de los contactos lo que acorta la vida útil de este elemento y también hay personas que no les gusta el sonido " CLIK " que hace el relé cuando cierra sus contactos ( ojo esto no quieren decir, que el circuito de la foto célula o foto celda con relé no van a duran, porque si van a durar y mucho, de hecho desde antes que hiciera la publicación de esa fotocelda la he tenido trabajando noche tras noche controlando una lámpara de vapor de sodio de 150W y hasta el día de hoy esta funcionando como el primer día ), entonces para eliminar ese problema y hacer un circuito completamente solido y silencioso, he modificado el circuito para reemplazar el relé por un TRIAC, el cual es un elemento que no sufre ningún tipo de desgaste mecánico y aparte no hace ningún tipo de ruido, lo que lo hace ideal para esta aplicación, bueno  si mas que decir pasemos al diagrama del circuito de esta foto célula o fotocelda con TRIAC, pero antes; 

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   

 

diagrama de la fotocelda casera con TRIAC:

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 TRIAC no conduce 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 el pin gate del TRIAC y este conduce 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 un capacitor de 2UF a 250 voltios y la resistencia de 47ohm 2W, el capacitor de 2 UF a 250 voltios se encarga de limitar la corriente de alimentación de la foto celda y la resistencia de 47ohm es para suprimir los picos de cortos circuitos que se presentan cuando se energiza el circuito y el capacitor de 2 UF se encuentra descargado y al mismo tiempo hace la función de fusible, una vez que la corriente ya limitada pasa por el capacitor de 2 UF a 250 voltios y por la resistencia de 47ohm a 2W, esta llega al puente de diodos de media onda conformados por dos diodos 1N4007 que se encargan de rectificar el voltaje y luego este llega 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 TRIAC esta inactivo, ósea durante el día, ya que cuando el TRIAC conduce durante la noche, el consumo del TRIAC hace que el voltaje se mantenga en 12 voltios DC, con lo cual el diodo zener no trabaja hasta que el TRIAC permanezca inactivo 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 2 UF a 250 voltios a la mitad ósea 1 UF a 250 voltios 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  y el snumber  formado por el capacitor de 4.7NF y la resistencia de 330OHM a 1W que se encuentran en los pines T1 y T2 del TRIAC, tienen como objetivo proteger al TRIAC de posible picos de voltaje que se pudieran producir las lámparas a lo largo del funcionamiento de la fotocelda  

cabe mencionar que, yo he agrado estas medidas para tratar de asegurar una larga vida útil a nuestra fotocelda casera, pero si usted no quiere agregar estas medidas, simplemente no utilices estos componente y listo, el funcionamiento del circuito no se vera alterado

 

cuantas lámparas puede controlar esta fotocelda ? : pues con el TRIAC que he utilizado el BTA16-600 con un buen disipador de calor, puedes alimentar fácilmente unas 5 o 6 lámparas de 100W o mas, aunque el TRIAC es de 16 amperios, no les recomiendo que superen una corriente máxima de 8 amperios, ya que el TRIAC calentara bastante y necesitara un disipador de calor enorme " créanme con solo un consumo de lámparas de 2 amperios, el TRIAC ya calentaba bastante, así que tenga esto en cuenta  ", en mi caso no le coloque disipador de calor al TRIAC debido a que esta fotocelda estaba destinada a controlar únicamente una lámpara de 25W fluorescente y el consumo de esta lámpara ni siquiera hacia que el TRIAC cambiara de temperatura, esta fotocelda fue probada con lámparas incandescentes fluorescentes y leds funcionando correctamente, pero no fue probada con lámparas de descarga ya que no tenia una para probarla, si alguien prueba este circuito con una lámpara de descarga, me gustaría que me comentara en los comentarios a ver que tal funciona,  

se que para alimentar esta lamparita fluorescente de 25W pude probar utilizar un TRIAC un poco mas pequeño, de hecho si lo hice había utilizado un TRIAC BT131 y probé hasta un BT132 funcionando muy bien con esta lámpara de 25W ni siquiera se entibiaba "mas adelante les dejare una foto de esta fotocelda cuando estaba en prueba con los TRIAC BT131 y BR132 " , pero los reemplace por el BTA16-600 porque si a futuro cuando se dañara la lámpara fluorescente de 22W quería utilizar una mas potente los TRIACs BT131 y BT132 me lo impedirían ya que empezarían a calentar en exceso y hasta se podrían dañar, así que siempre hay que tener esto en cuenta a la hora de elegir el TRIAC a utilizar

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 TRIAC para encender las lámparas durante la noche y otro simplemente indica cuando la fotocelda esta energizada, 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 fluorescente de 22W que tengo instalada al costado de mi casa, para iluminar la acera 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 fluorescente de 22W que tengo instalada en el costado de mi casa, para iluminar la acera 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

en esta parte apreciar parte de la fuente capacitiva conformada por el capacitor de 2UF junto a la resistencia de supresora de picos de 47OHM 2W, también al fondo podemos apreciar los sistemas de protección conformado por los varistores y el fusible  

aquí podemos apreciar la otra parte de la fuente capacitiva formada por uno de diodo que conforman el puente rectificador de media onda, el capacitor de filtrado, el diodo zener, el capacitor de 100NF, he incluso podemos apreciar el regulador de voltaje de 5 voltios estables para alimentar el OPAM LM358  

aquí podemos apreciar  mas de cerca el TRIAC que he utilizado el cual es un BTA16-600B el cual es de 16 amperios y 600 voltios, en mi caso no le he colocado disipador de calor al TRIAC porque como les mencione antes, esta fotocelda solo controlara una lámpara fluorescente de 25W, con la cual el TRIAC ni siquiera cambia de temperatura    

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 y cuándo la fotocelda esta energizada, en mi caso el led rojo indica cuando la fotocelda esta energizada y el led verde cuando las lámparas están encendidas   

bueno a llegado el momento que todos estábamos esperando, es hora de energizar nuestra fotocelda por primera vez para probarla, si todo se realizo correctamente la fotocelda funcionara de una, pero si cometimos algún error en el montaje del circuito quizás veamos en primera fila una bonita explosión, " esperemos que no suceda eso 😅 "    

como ven aquí ya he conectado la fotocelda a la red eléctrica de mi casa que en mi caso es de 110 voltios AC, y por suerte nada exploto y no salió humo de algún componente " que mal, las explosiones serán para otro día 😂 "

 

aquí se aprecia el led rojo encendido indicando que la fotocelda esta energizada también podemos apreciar que el led verde esta apagado indicando que es de día y la lámparas a controlar se encuentra apagadas incluso podemos ver que es así porque la lámpara fluorescente de carga que se encuentra al fondo esta apagada 

ahora para probar nuestra fotocelda debemos tapar con la mano o con un trapo la LDR para simular que ya ha oscurecido y nuestra lámpara deberá encenderse como se aprecia en la foto, ahora al quitar la mano o el trapo la fotocelda esperara un retraso de unos 10 segundos aproximadamente antes de apagar la lámpara, como les mencione antes este retardo tiene como función evitar que nuestras lámparas parpadeen debido a un destello de luz repentino como un relámpago flashes o fuegos artificiales que pudiera engañar nuestra fotocelda provocando el apagado de las lámparas momentáneamente 

           

aquí solo estaba probando la fotocelda colocándole mas lámpara de carga y el resultado fue que la fotocelda funciono muy bien, pero debido a que no le coloque disipador de calor al TRIAC este se calentó, así que siempre colóquenle un disipador de calor a TRIAC    

  

aquí como pueden ver ya he instalado la fotocelda en la pared de mi casa de modo que cuando llegue la noche y se encienda la lámpara y ilumine como les mencione antes la acera que pasa por el frente de mi casa, en esta foto no podemos apreciar la LDR ya que la misma fue instalada mediante cables en el techo de mi casa, de este modo se garantiza que la luz del ambiente incida correctamente sobre la LDR, cabe mencionar que la LDR fue metida en un pequeño frasco de vidrio para protegerla de los factores medios ambientales    

como pueden ver la fotocelda ya ha alcanzado el nivel de penumbra deseado y ha encendido nuestra lámpara sin problemas  

prueba de la fotocelda casera con TRIAC:

como podrán ver en el video, la fotocélula funciona perfectamente y sin ningún problema.

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