Informe Electronica Analogica

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
BIOINGENIERÍA
Electrónica analógica I – 2523708
Docentes: Juan Diego Lemos
Jenny Kateryne Aristizábal Nieto

PRÁCTICA Nº 2
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CIRCUITO MEDIDOR DE INTENSIDAD LUMÍNICA
USANDO COMPARADORES, CON UN LDR COMO SENSOR Y DIODOS LED COMO INDICADORES
VISUALES”

1.

OBJETIVO

Aplicar la teoría de comparadores para eldiseño y la implementación de un circuito medidor
que permita medir intensidad lumínica y reportarla con indicadores visuales, usando como
sensor un LDR.

2.

MATERIALES Y EQUIPOS
Laboratorio de bioinstrumentación
Bata de laboratorio
Fuente de voltaje
Multímetro
Protoboard
Amplificador operacional LM324
Foto-resistencia
Diodos emisores de luz (LED)
Resistores

3.

MARCO TEÓRICO3.1. EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO COMPARADOR

Es usado principalmente para comparar dos niveles de voltaje entre sí o para comparar señales
con un nivel de voltaje predeterminado, por ejemplo:

Figura 1. Amp-OP

Si V1 > V2, el voltaje de salida VO = VCC
Si V2 > V1,el voltaje de salida VO = GND = 0V
En esta práctica se implementará el amplificador operacional como comparador,implementando un circuito detector de sombra con ayuda de una foto-resistencia o celda
1

fotoconductora LDR (light dependent resistor) que es un dispositivo semiconductor de dos
terminales cuya resistencia varía con la intensidad de la luz incidente.

Figura 2. Foto-resistencia

3.2. LOS DIODOS EMISORES DE LUZ
El LED o diodo emisor de luz es un semiconductor que produce luz cuando circula unacorriente a través de él, tiene dos terminales Ánodo (A) y Cátodo (K).
El cátodo se indica físicamente por medio de un lado plano en la cubierta plástica, o por un
terminal más corto que el otro (figura 3B). Los diodos led son fabricados en diferentes colores
y muy utilizados en aplicaciones como indicación de encendido de un aparato, volumen en los
equipos de sonido, etc.

Figura 3. DiodoLED

Muchos de los diodos led necesitan un voltaje de 1.2V para iluminar y una corriente típica de
0.02A o 20mA, (estos valores pueden ser medidos con el multímetro , para activar un diodo
LED es necesario poner en serie una resistencia para poder limitar la corriente que debe
circular por el diodo, ya que si esta supera los 20mA este se deteriorará rápidamente. Se
puede utilizar unaresistencia de 330Ω disminuyendo la corriente que circula por este sin
afectar significativamente la intensidad lumínica del led. La figura 4, muestra la conexión típica
del diodo.

Figura 4. Conexión de un diodo LED

Aplicando la ley de ohm para el circuito anterior y teniendo en cuenta que el diodo consume
aproximadamente Vd=1.2V tenemos que:

2

3.3. EJEMPLO DE DISEÑO
Se usará lafoto-resistencia como una resistencia con dos valores: uno máximo y uno mínimo,
que podrían ser (ejemplo solo para los cálculos):
-

Con sombra: 7 K Ω = 7 000 Ω
Con luz: 500 Ω

El circuito que se analizará es el siguiente (figura 5):

Figura 5. Circuito Comparador

Recuerde que para calcular un divisor de voltaje se dispone de dos resistencias como se
muestra en la figura 6, para hallar elvoltaje Vp se procede como muestra la fórmula.

Figura 6 Divisor de Voltaje

El voltaje VP en el terminal positivo del amplificador operacional será el de un divisor de
voltaje entre R3 y R4 de la figura 5, así:

Ahora se debe calcular R2 usando el máximo valor de la foto-resistencia y asumiendo que en
VN deben haber 1,5V para que este sea menor que VP. Se aplica entonces un divisor devoltaje
entre R1 (7 KΩ) y R2.

R2 será de 3 KΩ para obtener:
VN = 1,5V cuando R1 = 7 KΩ (cuando la foto-resistencia tenga sombra)
3

VN = 4,28V cuando R1= 500 Ω (cuando la foto-resistencia tenga luz)
Es decir que:
Con sombra en la foto-resistencia, VN será menor que VP y la salida del comparador
será 5V y se encenderá el LED 2 de la figura 5,
Con luz en la fotoresistencia, VN será mayor...