Interruptor crepuscular

¿Alguna vez te has preguntado cómo se controla la iluminación de vía pública para que se encienda por la noche y se apague por el día? La respuesta puede ser mediante un circuito temporizado, mediante un circuito interruptor crepuscular o mediante la combinación de ambos.





Interruptor crepuscular ¿Qué demonios …?

Un interruptor es un dispositivo que nos permite energizar o desenergizar un dispositivo eléctrico, aunque, bueno a estas alturas no creo que haga falta definirlo.

Por su parte el crepúsculo es definido por la RAE (Real Academia Española) como:

Descripción de Crepúsculo según la RAE

Por tanto un interruptor crepuscular es un dispositivo que permite controlar/energizar dispositivos cuando se produce el cambio de noche a día y de día a noche. Es por esto por lo que usamos este tipo de dispositivos para encender y apagar cargas (por ejemplo, alumbrado público).

El uso de interruptores crepusculares permite beneficiarse de varias ventajas como son la comodidad de no tener que encender y apagar de manera manual y por supuesto, nos ofrece la posibilidad de ahorrar energía ya que el alumbrado permanecerá encendido el tiempo justo y necesario para asegurar la visibilidad.

En los siguientes vídeos hablamos sobre el interruptor crepuscular y montamos uno de estos circuitos junto con Manuel De Domo Electra







LDR – Light Dependent Resistor

En el mercado existen muchos tipos de sensor para medir “luz” sin embargo uno de los más conocidos es la LDR y esto es debido a su bajo coste y fácil uso.

Las LDR son sensores resistivos que reaccionan variando la resistencia (ohmios) entre sus terminales en función de la luminancia, “cantidad de luz”, a la que se ven sometidos, es por esto que las usamos. Pero tienen un gran problema, y es que no son lineales. La curva de calibración de una LDR es exponencial y a esto habrá que unirle el efecto del circuito acondicionador.

LDR

LDR

Como norma general están fabricadas con sulfuro de cadmio CdS, lo que permite que su resistencia varíe desde aproximadamente 100 Ω (con mucha luz) a unos pocos MΩ en oscuridad total.

Circuito acondicionador

Casi siempre que tenemos un transductor, debemos diseñar un circuito acondicionador que permita convertir la magnitud física en una magnitud eléctrica como la corriente o la tensión. En este caso, al tratarse de una LDR, usaremos un circuito potenciométrico, lo que a efectos prácticos significa que tenemos la LDR en serie con una resistencia.





Como la LDR NO es considerada de pequeña señal y lo que buscamos es compararla con un valor de tensión de referencia , no será necesario realizar amplificación.

Lo que si tenemos que tener en cuenta a la hora de realizar el diseño es la potencia máxima que puede ser disipada en el sensor. Ten en cuenta que es un sensor resistivo por el cual circula corriente por tanto se disipará calor. En este caso, según el datasheet del fabricante no se puede superar los 90 mW. Para regular la potencia disipada podemos modificar la tensión de alimentación o la resistencia del circuito potenciométrico.

  P \ = \ R_{min,LDR} \ \frac{Vcc^2}{(R_{min,LDR} \ + \ R)^2} \ = \ 100 \ \frac{5^2}{(100 \ + \ 27k)^2} \ = \ 3.4 \mu W

Como el valor disipado es menor al máximo, no habrá problema.

Algo que también tendríamos que tener en cuenta es que un circuito potenciométrico no es lineal y esto significa que la variación de tensión de salida no es lineal con la variación de la resistencia de la LDR. Si no que con la configuración actual, sería algo como:

Curva_circuito_potenciometrico

Curva_circuito_potenciometrico

¿Qué circuito usar?

Un interruptor crepuscular se puede realizar de muchas maneras, quizá uno de los más montados es en el que se usa un CI 555 y el segundo más usado sea el comparador para el cual se usa un amplificador operacional.

¿555 o AmpOp? Es la eterna pregunta y la respuesta es sencilla, el uso del 555 nos permite implementar un sistema con histéresis, mientras que el uso del comparador no permite la implementación de la misma.

La histéresis permite establecer dos niveles distintos de disparo, es decir, que podemos hacer que el circuito se active con un nivel de iluminancia distinto al que provoca que se desactive.

Circuito comparador

Tras tener el circuito de acondicionamiento listo, debemos de montar un circuito que compare la tensión que extraemos del circuito de acondicionamiento con una tensión de referencia. Para conseguir esto, usaremos un amplificador operacional en modo comparador.

Cuando la tensión de la entrada inversora (la LDR) sea superior a la de referencia, la salida del amplificador operacional será de 0 v. En caso de que la tensión de la entrada inversora sea menor que la de la entrada no inversora (tensión de referencia) la salida del amplificador operacional se pondrá a una tensión similar a la de alimentación, este caso, 5v.





En la salida del amplificador operacional podemos poner muchos tipos de electrónica, pero en este caso vamos a poner un LED para poder ver si el circuito funciona de manera correcta. Recuerda calcular la resistencia en serie con el LED, puedes aprender como se hace en este otro artículo.

 

Interruptor crepuscular

Interruptor crepuscular

  • Sobre el autor
  • Enrique Gómez

    Enrique Gómez

    16 Mayo, 2017

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