UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA

CURSO:

201425_2 AMPLIFICADORES

PRESENTADO POR:

TUTOR

ALFREDO LOPEZ

ACTIVIDAD 6

TRABAJO COLABORATIVO 1

Cartagena 20 de octubre de 2012

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo representa la actividad 6 del curso Amplificadores, dictado por la

UNAD. En él se mostrara un diseño de aplicativo del amplificador operacional LM741; el

diseño consiste en un detector automático de luz, el cual deberá encender una lámpara

(bombilla) cuando halla ausencia de iluminación en el ambiente. El AO se configurara de

modo comparativo de tal manera que a su salida tengamos un bajo cuando exista luz y un

alto en caso contario. Cabe mencionar que se utilizara una fotocelda (LDR) como sensor de

luz, esta es la que indicara si existe o no suficiente iluminación para encender la bombilla.

OBJETIVO

Que el grupo colaborativo diseñe un circuito basado en amplificador operacional para

solucionar la necesidad específica antes mencionada.

DISEÑO DETECTOR DE LUZ

Para realizar el diseño de este circuito se partió primero que todo con el estudio del

DATASHEET del integrado LM741, en el cual se indican las características del mismo.

Sabiendo que la alimentación máxima del AO es de ±18V, energizamos nuestro circuito

con una batería de 9VDC, por la practicidad de conseguir una fuente de este tipo.

Seguidamente definimos un voltaje de referencia de 4.5V, el cual obtenemos con un

circuito serie de dos resistencias iguales R1 y R2 de 1kΩ. Donde la salida de la primera

resistencia se conecta a la entrada inversora del AO. R2 puede ser remplazada por un

potenciómetro para ajustar el voltaje de referencia según la iluminación deseada para este

diseño.

A la entrada no inversora se le conecta la caída de tensión de R3, que va en serie con una

fotocelda (LDR), que es la que se usara como sensor de iluminación. La caída de tensión en

Figura 1: Primera etapa circuito detector de luz.

R3 dependerá directamente de la resistencia presente en la fotocelda, como todos sabemos

la resistencia de la fotocelda varia dependiendo de la cantidad de luz incidente en ella.

Según las normas de alumbrado público, este se debe encender cuando haya una

iluminación de 1.5 a 2 foot candle, es decir, aproximadamente 21.48 lux; ya que 1 foot

candle equivale a 1.47 lux.

El Datasheet de la fotocelda nos indica que en oscuridad esta presenta una resistencia

bastante alta y que en promedio apenas oscurece (21.48 lux) presenta 10kΩ

aproximadamente. Entonces colocando una resistencia de 10kΩ en serie con la fotocelda

obtenemos una caída de tensión simétrica de 4.5 V; logrando igualar el voltaje de referencia

enviado a la entrada inversora anteriormente. Esta caída de tensión de R3 se envía ala

entrada no inversora del AO, así cuando la resistencia de la fotocelda aumente (21.48 lux o

menos) debido a la falta de luz también lo hará la caída de tensión entre sus terminales

superando el voltaje de 4.5V aplicado a la entrada inversora.

Como el AO esta configurado en modo comparador, a la salida del mismo obtendremos un

“Alto” o 9V aproximadamente indicando que el voltaje por el terminal positivo del AO es

Figura 2: Segunda etapa circuito detector de luz.

mayor que el aplicado en el terminal negativo. Si en cuyo caso la luz incidente en la

fotocelda es muy alta la resistencia de esta disminuirá haciéndolo también la caída de

tensión en sus terminales, por lo que el voltaje aplicado en la entrada inversora será mayor

y la salida del AO será un “Bajo” o cero Volts, porque la alimentación negativa del LM741

se conectara a masa o tierra; lo cual se hizo por comodidad y ahorro a la de tener que

conseguir una fuente dual. Al final el resultado obtenido es el mismo ya que solo se desea

realizar la comparación de las señales de entrada del AO.

El objetivo fundamental de este circuito es encender una lámpara de 110V de manera

automática, por lo que a la salida del AO colocaremos un Relay que conmutara abriendo o

cerrando un circuito para el paso o no de la corriente que encenderá la bombilla. Como se

menciono anteriormente si el nivel de luz en el ambiente es muy bajo obtendremos a la

salida del AO un alto, es decir un voltaje de 9V, este voltaje llegara a las terminales del

relevador cerrando el circuito de potencia y por ende encendiendo la lámpara. A la entrada

de la red de 110VAC se adicionara si se desea un interruptor manual en caso que se quiera

apagar la bombilla en un determinado momento.

Figura 3: Circuito detector de luz completo.

SIMULACIÓN

Figura 4: Circuito detector de luz, salida en bajo, nivel de luz mayor a 20 lux.

Figura 5: Circuito detector de luz, salida en alto, nivel de luz inferior a 20 lux.

CONCLUSIÓN

El amplificador operacional se ha convertido en uno de los elementos más importantes hoy

día dentro de la electrónica moderna debido a sus ventajas: sencillez, fiabilidad, bajo

precio, reducido espacio, innumerables aplicaciones y propiedades casi ideales como

amplificador. El AO es uno de los circuitos integrados más importantes y usados en las

aplicaciones analógicas y sin ellos no tendríamos el avance tecnológico que tenemos hoy

en día y que seguiremos disfrutando.

REFERENCIAS

SEDRA, Adel S. Circuitos Microelectrónicos 4ed. 1998.

LÓPEZ RENDÓN, Alfredo. Modulo Amplificadores. UNAD 2010.