Funcionamiento y Aplicaciones de Fotorresistencias y Sensores Electrónicos

Fotorresistencias (LDR)

Las resistencias dependientes de la luz (LDR) basan sus principios en la variación de la resistencia eléctrica presentada por un material conductor cuando incide sobre él radiación óptica.

Fundamentos Físicos

La resistencia eléctrica se define mediante la fórmula:

R = (ρ · L) / S

• R: Resistencia eléctrica
• L: Longitud del conductor
• S: Sección del conductor
• ρ (rho): Resistividad eléctrica

Una onda electromagnética, como la luz, se describe mediante la ecuación de Planck:

E = h · ν

• E: Energía de la radiación óptica
• h: Constante de Planck
• ν: Frecuencia de la radiación

Si la onda posee suficiente energía para que los electrones de la banda de valencia salten a la banda de conducción, sin llegar a ser expulsados del material, se produce el efecto fotoeléctrico.

Relación Luz-Resistencia

La relación entre la resistencia de un LDR y la cantidad de luz recibida se expresa como:

R = A · E^-α

• R: Resistencia eléctrica
• E: Energía recibida
• A, α: Parámetros de material y fabricación

Se observa que al aumentar la energía (E), la resistencia (R) disminuye.

Características Técnicas

• Constante de tiempo: Existen dos, una al iluminar (-R) y otra al extinguir la luz (+R).
• Temperatura: Es un factor que influye significativamente en el comportamiento del componente.
• Respuesta espectral: Es estrecha, debiendo elegirse en función de la longitud de onda a detectar (generalmente 550 nm).

[DIBUJO: Aspecto de un LDR]

[DIBUJO: Formas de conectar un LDR]

Sensores Infrarrojos

Estos dispositivos constan de un emisor (diodo LED) y un receptor (fototransistor) de rayos infrarrojos encapsulados en un mismo dispositivo.

Funcionamiento: Al activarse el LED, este emite radiación infrarroja. Si esta rebota en un objeto (independientemente de su color) y vuelve al sensor, el dispositivo detecta una intensidad variable dependiendo de las propiedades reflectantes del objeto.

[DIBUJO: Esquema de sensor infrarrojo]

Sensores Finales de Carrera

Utilizados para detectar la presencia de obstáculos, están formados por un conmutador mecánico unido a un vástago que sobresale del sensor, protegido por una laminilla metálica flexible.

Terminales

• CM: Común
• NC: Normalmente cerrado
• NA: Normalmente abierto

Al presionar la lámina externa, el vástago se hunde y se produce la conmutación del circuito de NC a NA.

Nota técnica: Un problema común en estos sensores y otros conmutadores mecánicos es el efecto rebote, que provoca un chisporroteo entre los terminales de alimentación y la masa.

[DIBUJO: Esquema de final de carrera]

Sensor de Temperatura

Funciona de forma similar a un diodo Zener de dos terminales, fijando un voltaje determinado entre ellos. La variación de este voltaje es directamente proporcional a la temperatura, operando típicamente en un rango de -40 °C a 100 °C.