Histeresis en op-amp

PROBLEMA
El control de encendido de luces en un automóvil tiene comúnmente tres posiciones: Apagado, Luces preventivas (cuartos) y Luces frontales. De esta manera el conductor debe estar atento a encender las luces necesarias dependiendo del grado de luz presente. Es decir, luces preventivas al atardecer y las luces frontales en la noche.
Es frecuente que algunos conductores olviden encenderlas luces cuando ya es necesario, más aún, en algunos lugares con poca luz como túneles o estacionamientos subterráneos la mayoría de conductores no encienden las luces de su auto y quienes lo hacen, frecuentemente olvidan apagarlas al salir.
En algunas ediciones de automóviles con mejor equipamiento, el interruptor de luces tiene una posición adicional: “Automático”. En esta posición, un sistemaelectrónico determina cuando la luz cae por debajo de un umbral y enciende las luces preventivas y frontales, y las apaga cuando el nivel de luz ha regresado a un nivel de luz mayor.
Diseñe un circuito capaz de realizar esta función utilizando como sensor de luz una fotorresistencia de uso general en un puente de Wheatstone, considere un amplificador de instrumentación como primer amplificadorde la señal proveniente del sensor. Realice las pruebas necesarias al sensor para determinar el valor de resistencia en los diferentes niveles de iluminación del escenario descrito antes. Construya una gráfica de respuesta con respecto al nivel de iluminación, utilice como referencia un luxómetro.
Utilice un relevador para controlar las lámparas de 12V de las luces frontales y LED’s para indicarlas luces preventivas.
ARMADO
Arme el circuito diseñado, pruebe la salida y corrobore el funcionamiento de acuerdo al problema descrito.
Elabore un reporte documentando detalladamente el procedimiento de diseño, pruebas al sensor, pruebas a los circuitos, consideraciones, pruebas al sistema, resultados y conclusiones. No olvide incluir la lista de fuentes y referencias bibliográficas.Incluya en su reporte un diagrama lógico de cómo incluiría este dispositivo al sistema de luces, considerando las otras posiciones del interruptor.

INVESTIGACIÓN
Uno de los conceptos que se tuvieron que investigar fue el de fotorresistencia o resistencia dependiente de la luz (figura 1), la cual consistente en una célula de Sulfuro de Cadmio, altamente estable, encapsulada con una resina epoxitransparente, resistente a la humedad. La respuesta espectral es similar a la del ojo humano. Su nivel de resistencia aumenta cuando el nivel de luz disminuye.

Figura1. Fotorresistencia LDR C-2795

Algunas aplicaciones en las que se utiliza la fotorresistencia son en el control de contraste en televisores y monitores, control automático de la iluminación en habitaciones, juguetes y juegoselectrónicos, controles industriales, interruptores crepusculares, boyas y balizas de encendido automático, auto-flash, etc...
Un tipo de fotorresistencia LDR es el C-2795 (figura 1), la cual se utilizó para la realización de la práctica tiene las siguientes características:

Tabla 1. Características Técnicas de la fotorresistencia C-2795 obtenidas de su hoja de especificaciones
Valoresmáximos Características a 25°C (Nota E)
Tension a 25°C (Vdc) Potencia disipable (mW) Temperatura ambiente °C Resistencia (Nota A)
10 luz (2856K) 0 lux (Nota B) ?(Nota C)
100-10 lux (M?) Tiempos de respuesta a 10 lux (Nota D)
150 90 -25 a 75 Min(k?) Max (k?)
50 140 Min(M?)
20 0.9 t. subida(ms) t. bajada(ms)
60 25
Notas:
A) Medido con una fuente luminosaformada por una lámpara de tungsteno, trabajando a una temperatura de color de 2856K.
B) Medición efectuada 10 segundos después de retirar una iluminación incidente de 10 lux.
C) Sensibilidad entre 10 y 100 lux, dada por:
? = log(R100)-log(R10)
log(E100)-log(E10

donde R100, R10 son las resistencias a 100 y 10 lux respectivamente, y E100, E10 las iluminancias de 100 y 10 lx...