Funcionamiento de una Fotoresistencia LDR

Funcionamiento de una Fotoresistencia LDR
Juan Carlos G2020-02-20

Gracias por visitar mi página, hoy quiero platicarte un poco sobre Fotoresistencias LDR (Light Dependent Resistor) y su funcionamiento, haremos un repaso y revisaremos sus principales características de este componente, además, veremos un ejemplo con el tremendo Arduino, si te gusta y crees que te ha sido de utilidad este post, me ayudarías mucho compartiendo en tus redes sociales.

 

 

¿Qué es una Fotoresistencia o LDR?

Una Fotoresistencia es un tipo de resistencia variable que disminuye sus resistencia eléctrica entre mayor sea la luz que incide en su superficie y aumenta cuando la intensidad de luz disminuye.

 

¿Cómo funciona una Fotoresistencia?

En una Fotoresistencia todos los átomos en su estructura están fuertemente unidos cuando no son expuestos a la luz, y por lo contrario, si son expuestos a radiación luminosa el Fotoresistor se vuelve más conductor haciendo que los electrones se muevan libremente, por lo tanto:

  • La resistencia disminuye si la fotoresistencia es expuesta a radiación luminosa
  • Y aumenta cuando no incide sobre el fotoresistor ninguna radiación luminosa

Existen algunos fotoresistores como los construidos de sulfuro de plomo que solo reaccionan a la radiación infrarroja y hay otros como los fabricados a partir de sulfuro de cadmio que reaccionan a cualquier radiación lumínica.

 

Clasificación y Tipos de Fotoresistencias

La clasificación de los fotoresistores la podemos dividir en dos grupos según su comportamiento lineal.

 

Fotoresistencias Lineales

Los fotoresistores lineales son realmente fotodiodos pero en la mayoría de las aplicaciones es común verlos y tratarlos como fotoresistencias, su principal característica es que debemos polarizarlos de manera inversa para que funcionen.

 

Fotoresistencias no lineales

Los fotoresistencias no lineales son aquellas donde la polaridad no importa.

 

Ahora bien, no solo podemos clarificarlos en lineales y no lineales también podemos encontrar dos tipos principalmente:

 

Fotoresistores de Sulfuro de Cadmio

Este tipo de fotoresistencia es sensible a cualquier tipo de luz, por lo que, es el tipo de fotoresistor más utilizado

 

Fotoresistores de Sulfuro de Plomo

Este otro tipo de fotoresistor solo reacciona a radiaciones infrarrojas, por lo que lo veremos en casos y aplicaciones un poco más especificas.

 

¿Cómo conectar una Fotoresistencia?

Un fotoresistor puede ser conectado de dos formas principalmente, aunque mediante un Arduino u otro sistema de control podemos cambiar el comportamiento, no obstante, estas dos maneras la podemos resumir así:

  • Conexión con mayor luz y mayor voltaje, esto quiere decir que la fotoresistencia debe ser conectada al polo positivo de nuestro circuito o fuente, esto tiene el efecto de que cuando la fotoresistencia reciba mas luz, en el circuito provocará una caída de tensión menor, lo cual es provechosa en algunas situaciones según lo que tengamos conectado a la salida del componente.

 

Conexión de un Fotoresistor en mayor voltaje

 

  • También podemos conectarlo con mayor luz y menor voltaje, en esta configuración tenemos que conectar a fotoresistor directamente a tierra o más bien a GND, lo que provocará que cuando la fotoresistencia reciba luz la caída de tensión sea mayor, en otras palabras, es el efecto contrario al punto anterior.

 

Conexión de Fotoresistor con menor voltaje

¿Qué ventajas tienen los Fotoresistores?

Las principales ventajas las podemos en listar así:

  • Poseen una alta sensibilidad
  • Son muy fáciles de usar
  • Los podemos encontrar a bajo costo
  • No existe un potencial de unión
  • La relación resistencia en cuanto a luz y oscuridad es alta

 

¿Cuáles son las desventajas de los Fotoresistores?

  • Este componente cuenta con memoria lo que puede causar un retardo en su funcionamiento, también podemos describir este comportamiento como efecto de histéresis.
  • No son un buen componente a emplear si la luz o señal luminosa cambia rápidamente, esto se puede notar dado que el valor de la resistencia tiene un retardo cuando pasa de obscuro a luminoso o de luminoso a oscuro.

 

Fotoresistencia con Arduino

Ahora que ya hemos visto algo de teoría veamos un ejemplo rápido de como podemos conectar un fotoresistor con Arduino, para este ejemplo utilizare el ELEGOO UNO R3 y el Kit de sensores de la misma marca, al final te dejo los link para que puedas revisarlo por lo pronto pasemos a hacer un ejemplo:

  • Lo primero que debemos hacer es tener instalado la suit o IDE de Arduino, para ello puedes descargarlo desde la página oficial.
  • Desde la página oficial de ELEGOO puedes acceder a los archivos e información que verás en este ejemplo, aquí el link.

 

En este Kit de sensores viene el siguiente fotoresistor que es el que vamos a utilizar

 

Sensor Fotoresistor

Este sensor de fotoresistencia viene conectado como en el primer caso que vimos anteriormente mayor luz y mayor voltaje, tal como podemos ver en el siguiente esquema de conexión.

 

Conexión de ejemplo del sensor fotoresistor

 

Valor ohmico del Fotoresistor LDR

Los valores tipos de las fotoresistencias varían entre:

  • Los megaOhm (MΩ) cuando el componente esta en oscuridad
  • Y baja hasta cerca de los 100 Ω o menos cuando la resistencia es expuesta a la luz

En nuestro caso tenemos un resistor con datos en particular que van desde:

  • Cuando la resistencia esta en oscuridad alcanza los 20 MΩ
  • Y cuando esta expuesta a la luz ronda los 80Ω

Bien, nuestro fotoresistor para el ejemplo se encuentra conectado en serie con un resistor común y corriente de 10 KΩ, lo que permitirá obtener un voltaje de salida, si analizamos el circuito podemos determinar lo siguiente:

  • Cuando el fotoresistor esta en oscuridad su valor en ohms es muy grande por lo que la resistencia que se encuentra en serie es despreciable ya que aporta unos cuantos kiloohms.
  • Cuando la resistencia de la fotoresistencia disminuye entra en acción la resistencia que esta en serie, creando un divisor de voltaje, por lo tanto, la resistencia debe ser bastante grande para que la caída de voltaje en el fotoresistor sea mínimo y tengamos prácticamente el mismo voltaje de entrada en la salida del circuito, que en este caso es en la división de voltaje.

 

¿Cómo calcular la resistencia fija?

Bien ya que hemos entendido por qué necesitamos esta resistencia nos centraremos en el caso donde realmente tiene importancia esta resistencia y es el caso cuando la fotoresistencia conduce, lo primero es revisar la formula para un divisor de voltaje:

 

Formula para un divisor de voltaje

En esta formula podemos ver que si R2 es mucho mas grande que R1 el valor de salida es prácticamente igual al valor de entrada, por lo tanto una resistencia de 10 kΩ hará que el valor de la resistencia del fotoresistor sea despreciable en el circuito cuando esta entre en conducción, así de sencillo se obtiene el valor.

 

Conexión de la fotoresistencia con Arduino

Creo que hasta este momento ya tenemos la teoría dominada, pasemos a realizar la conexión según el material que estamos usando, en este caso de debe conectar así a nuestro Arduino.

 

Conexión de un fotoresistor al Arduino

Código de una fotoresistencia para Arduino

Bien ahora en los archivos que descargaste del Kit de sensores puedes acceder al archivo "PHOTORESISTOR_MODULE.ino" el cual puedes encontrar en la carpeta code, este archivo abrelo en el IDE de Arduino y compilalo, deberías ver algo como esto.

 

Código del fotoresistor para Arduino

Aun así te dejo el código para que nada más copies y pegues y puedas probar

 

/******************************************
 *Website: www.elegoo.com
 * 
 *Time:2017.12.12
 *
 ******************************************/
int  sensorPin  =  A0;     // Selecciona el pin A0 como la entrada del fotoresistor
int  ledPin  =  13;   // Pin de salida hacia el LED, esto para comprobar el funcionamiento
int  sensorValue =  0;  // Variable al puerto serial

void setup()
{
pinMode(ledPin,OUTPUT); // ledPin se establce como salida
Serial.begin(9600); //Inicializa el puerto serie
}
void loop(){
sensorValue =  analogRead(sensorPin); //Lectura directa del puerto analógico
digitalWrite(ledPin,  HIGH); //Enciende el LED
delay(sensorValue); //Crea un retardo segun el valor del sensor
digitalWrite(ledPin,  LOW); //Apaga el LED
delay(sensorValue); //Crea un retardo nuevamente según el valor leido del sensor
Serial.println(sensorValue,  DEC); //Escribe el valor del sensor en el puerto serial
}

 

Si todo ha salido bien y ya has subido el código al Arduino, abre el monitor serial desde el menú de herramientas y podrás observar:

  • Que si la luz llega directo al sensor la lectura disminuye y el LED indicador de tu Arduino parpadeará mas rápidamente.
  • Por lo contrario si cubres la superficie del sensor, la lectura incrementa y el LED parpadea mas lento.

 

Resultado Sensor con luminosidad

 

Salida del puerto serial del sensor con luminosidad

 

Resultado del fotoresistor en oscuridad

 

Resultado del sensor infrarrojo con el fotoresistor en oscuridad

 

Por ultimo te dejo una imagen de mi conexión y Arduino que use para este ejemplo, algo similar puedes hacer tu.

 

Conexión real de un fotoresistor y un Arduino

 

Este código es solo un ejemplo, tu puedes cambiarlo a fin de que haga lo que tu quieres, por ejemplo, modificalo para que solo cuando haya un cierto nivel de lectura el LED prenda en caso contrario este apagado, tu decide, juega con el código y experimenta es la mejor manera de aprender.

Y si te ha gustado no olvides en compartir en tus redes sociales me ayudarías mucho.

 

¿Dónde comprar Fotoresistencias y Arduinos?

Aquí te dejo el Arduino y el Kit de sensores que utilice, y otros productos que puedes comprar facilmente.

 

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Juan Carlos G

Electrónica y diseño web

Cree este blog para compartir uno de los temas que más me apasionan que es la electrónica, por lo tanto, además de tutoriales de electrónica, encontrarás en algunas páginas recomendaciones de productos relacionados a los LED principalmente.

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