Funcionamiento de la LDR
Cuando la LDR no está expuesta a radiaciones luminosas, los electrones están firmemente unidos a los átomos que forman la red del metal. Cuando inciden radiaciones luminosas sobre ella, esta energía libera electrones y el material se hace más conductor, es decir, disminuye su resistencia. Las resistencias LDR solamente reducen su resistencia con una radiación luminosa situada dentro de una determinada banda de longitudes de onda. Las construidas con sulfuro de cadmio son sensibles a todas las radiaciones luminosas visibles, mientras que las construidas con sulfuro de plomo solamente son sensibles a las radiaciones infrarrojas.
Curva Característica Resistencia-Iluminación
En donde:
- R = Valor de la resistencia (Ω)
- L = Iluminación (lux)
- A y α son constantes (el valor de α depende del material utilizado y del proceso de fabricación, varía de 0,7 a 0,9)
Tiempo de Recuperación
Si una resistencia LDR pasa de estar iluminada a oscuridad total, el valor de la resistencia no aumenta inmediatamente; debe transcurrir un cierto tiempo, llamado tiempo de recuperación. En el caso inverso, al pasar de la oscuridad a un cierto valor de iluminación, la velocidad del tiempo de recuperación es mayor.
Actuadores
Un actuador es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o actuar sobre otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: presión neumática, presión hidráulica y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo del origen de la fuerza, el actuador se denomina neumático, hidráulico o eléctrico. En nuestro caso, nos centraremos en los actuadores eléctricos: motores de CC y motores paso a paso.
Relé o Relay
El relé es un elemento electromecánico que puede actuar como interruptor o conmutador, dependiendo del número de contactos, accionado por una corriente eléctrica. Consta de un circuito de excitación, formado por la bobina unida a la armadura fija, y un circuito de trabajo, compuesto por la armadura móvil y el grupo de contactos. El relé puede poseer uno o varios circuitos o grupos de contactos, usándose solo dos de ellos como interruptor o tres como conmutador o inversor.
Su funcionamiento es sencillo: al aplicar tensión a la bobina, esta atraerá la armadura móvil, que a su vez provocará el movimiento de los contactos. Al cesar la alimentación de la bobina, los contactos regresarán a su posición original.
Oposición a la Conexión
Cuando por una bobina no está pasando corriente y, de repente, cerramos un interruptor que permite el paso de corriente hacia ella, la bobina tardará un tiempo en dejar que pase toda la corriente. Si el interruptor se mantiene pulsado, la corriente acabará por estabilizarse y la bobina no presentará ninguna oposición.
Oposición a la Desconexión
Cuando por una bobina está pasando una corriente que se mantiene constante y, de repente, abrimos el interruptor provocando que la corriente cese instantáneamente, la bobina se opondrá a este cambio tan brusco generando ella misma cierto voltaje. Este voltaje puede llegar a ser muy grande, aunque solo dura un tiempo brevísimo, siendo capaz de generar una corriente de idénticas características llamada corriente inversa de pico. En el circuito siguiente se puede observar el voltaje inverso de pico generado cuando se abre un interruptor después de haberlo mantenido cerrado cierto tiempo.
Motores de Corriente Continua
Son de los más comunes y económicos, y pueden encontrarse en la mayoría de los juguetes a pilas. Están constituidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcasa y una serie de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor, que habitualmente suelen ser tres. El funcionamiento se basa en la interacción entre el campo magnético del imán permanente y el generado por las bobinas. Cuando una bobina es recorrida por la corriente eléctrica, esta genera un campo magnético y, como es obvio, este campo magnético tiene una orientación, es decir, dos polos: un polo NORTE y un polo SUR.
Control del Sentido de Giro de un Motor de CC
Existen varias formas de lograr que estos motores inviertan su sentido de giro. Una es utilizando una fuente simétrica o dos fuentes de alimentación con un interruptor simple de dos contactos, y otra es utilizar una fuente común con un interruptor doble, es decir, uno de 4 contactos. En todos los casos, es bueno conectar también un capacitor en paralelo entre los bornes del motor para amortiguar la inducción que generan las bobinas internas del motor.
Otra solución cuando se quiere automatizar la inversión del sentido de giro es sustituir los interruptores por los relés correspondientes y su circuito necesario para su control. Los motores de corriente continua son, generalmente, de pequeña potencia, pero surge una limitación importante por la corriente de salida de un microcontrolador o algún circuito digital, que en los PIC de la gama media es como máximo de 25 mA (insuficiente). Por lo tanto, se precisan elementos que permitan amplificar la corriente de salida del microcontrolador; la solución más simple puede ser con transistores bipolares y la utilización de diodos de recirculación de corriente.
La utilización de los relés tiene sus inconvenientes, ya que suelen presentar problemas mecánicos y de desgaste. Por lo tanto, sería interesante disponer de un circuito un poco más sólido, quitando los relés y haciendo uso de transistores, estos últimos conectados en modo corte y saturación.