El siguiente circuito actúa como una simple luz nocturna: cuando está oscuro, el LED se enciende, y cuando está apagado, el LED se apaga.
Lo que no entiendo es por qué el LED no se enciende siempre. ¿Por qué el transistor NPN limitaría el flujo de corriente a través de la rama superior en todo momento?
El circuito es malo porque el circuito toma MÁS corriente de la fuente de alimentación cuando el LED está apagado que cuando el LED está encendido.
LED apagado = 15 mA
LED en ~ = 10 mA
Mi nueva versión del circuito que se muestra a continuación soluciona esto.
El transistor ahora está encendido cuando la luz está baja y apagado cuando está alta.
La corriente fluye en R2 solo cuando el LED está encendido.
La corriente desactivada es aproximadamente Vcc / R1.
R1 ahora es de aproximadamente 10k, por lo que la corriente de apagado es ahora de aproximadamente 0.5 mA (¡fue de 15 mA!)
Con este LDR es difícil bajar la corriente mucho más bajo. Un LDR diferente con mayor resistencia de apagado permitiría una menor corriente de apagado.
El uso de 3 x pilas AA y algunos cambios en el valor de la resistencia permitirían la operación de "espera" durante aproximadamente un año. Dependiendo de la corriente del LED (variada al cambiar R2), la corriente de espera es probablemente aceptable, ya que el LED drenaría las células AA en aproximadamente
500 horas si I_LED está configurado para decir 5 mA.
500 horas @ 10 horas.day = ~ 2 meses de operación con celdas AA.
5 mA sería suficiente para una luz de noche adecuada.
Enelantiguocircuito,LDR1yR1formanundivisordevoltaje.
LacorrientedeVccfluyeatravésdeLDR1yR1atierra.
Recuerdelosiguienteparamásadelante(oignóreloporahora):-):
ComolamismacorrienteIfluyeencadaunoycomonosdicelaleydeOhms
V=IxR,
elvoltajeencadaunodebeserproporcionalasusresistencias.
EntoncesV_LDR=IxRldr
V_R1=IxR1
V_LDR+VR1=Vcc.
EntoncesVlrd+V_R1=Vcc=Ix(R1+R_LDR)
DeellosededucequelatensiónenR1esproporcionalasu"parte" de la resistencia total, por lo que
V_R1 = R1 / (R1 + R_LDR) x Vcc
Esta expresión se utilizará a continuación.
El transistor está encendido cuando Vbe (el voltaje entre su base (punto A) y su emisor (masa)) es mayor que aproximadamente 0.7V.
Está apagado cuando la base está a menos de aproximadamente 0.5V por encima de su emisor.
Entre Vbe de aproximadamente 0.5 a 0.7V, el transistor está parcialmente encendido.
Cuando la resistencia fotográfica = Resistencia dependiente de la luz = LDR (LDR1) está en oscuridad, su resistencia es alta. El divisor de voltaje formado por LDR1 y R1 causa un pequeño voltaje en el punto A y el transistor está apagado.
Cuando la resistencia de foto está en luz brillante, su resistencia es baja.
El divisor de voltaje formado por LDR1 y R1 genera un voltaje > > 0.7V aparecerá en el punto A y el transistor está encendido.
Cuando el transistor es corriente, fluye desde Vcc a través de R2 y el LED a tierra y el LED se enciende.
Un LED necesita de aproximadamente 2V a 3.5V para funcionar, dependiendo del material utilizado para hacerlo.
Cuando el transistor está encendido, se desvía la corriente de R2 y el LED está apagado. Cuando el transistor está encendido, el voltaje de conexión es de unas décimas de voltio.
Nueva versión: operación con transistor invertido:
En esta versión, la corriente fluye en R1 solo cuando el LED está encendido.
La corriente oscura es de aproximadamente 0,5 mA y puede diseñarse para ser más baja.
En la nueva versión del circuito se invierte la operación.
El transistor está encendido cuando está oscuro y apagado cuando está claro.
Las posiciones de R1 y LDR1 se intercambian.
El LED está ahora entre el colector de transistores y Vcc.
A medida que aumenta el brillo de la luz, la resistencia del LDR disminuye y Vbe disminuye: en la luz, el Vbe es muy bajo y el transistor está apagado, no fluye corriente a través de R2 y el LED y el LED están apagados.
A medida que baja el nivel de luz, la resistencia LDR aumenta y Vbe aumenta. En la oscuridad, el Vbe es alto y el transistor está encendido.
La corriente fluye desde Vcc a través de R2, LED, transistor a tierra.
El LED está encendido.
El valor R1 deberá ajustarse en el nuevo circuito para trabajar con las características de LDR. El valor real variará con el LDR, pero es probable que aproximadamente 10k sea el correcto para el LDR que se muestra aquí.
Cuando el transistor NPN satura su voltaje entre el colector y el emisor cae a un par de cientos de mV. Eso es mucho menos que el típico 2V para un LED, por ejemplo. Si el voltaje del LED es de 200mV, no se encenderá. Final.
Pero este no es un circuito eficiente: tendrá corriente a través del resistor 330 \ $ \ Omega \ $, ya sea que el LED esté encendido o no, y debido a lo que acabo de explicar, la corriente será aún mayor cuando el LED está apagado, es decir, 14.5 mA frente a 9.1 mA.
La mejor manera es cambiar el fotorresistor y el resistor 2k2 \ $ \ Omega \, y poner el LED en serie con el resistor 330 \ $ \ Omega \ $. Luego, el voltaje de la base disminuirá si el fotoresistor recibe luz, y el transistor se apagará, y también lo hará el LED. Si está oscuro, la resistencia del fototransistor aumentará, al igual que la tensión base del transistor. Si son 0.7V, el transistor comenzará a conducir y el LED se encenderá.
Mida la resistencia del fotorresistor (llamémoslo R1. Utilice mejor los designadores de referencia en sus esquemas. Espere hasta que Olin vea esto) cuando vea la luz, y use ese valor para encontrar el reemplazo de la resistencia 2k2 \ $ \ Omega \ $, vamos llámalo R2:
\ $ \ dfrac {R1} {R1 + R2} = \ dfrac {0.7V} {5V} \ $
o
\ $ R2 = \ dfrac {5V - 0.7V} {0.7V} R1 \ $
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