Que es una LDR o Fotorresistencia

¿Qué es una LDR o Fotorresistencia?

Una LDR (Light Dependent Resistor) , fotorresistencia  o Fotocelda es un dispositivo electrónico cuya resistencia varía en función de la cantidad de luz que incide sobre él. A mayor luminosidad, la resistencia disminuye; mientras que en ausencia de luz o en condiciones de baja iluminación, la resistencia aumenta considerablemente.

Concepto básico de la LDR

Una fotorresistencia está hecha de materiales semiconductores, como el sulfuro de cadmio (CdS), que exhiben propiedades fotoeléctricas. Cuando estos materiales son expuestos a luz visible, liberan electrones, permitiendo el paso de la corriente a través del dispositivo. Por esta razón, las LDR son utilizadas en circuitos donde se necesita detectar o medir niveles de luz.

Cuando la luz llega a la parte sensible del LDR, los valores de resistencia caen a medida que aumenta el nivel de luz. En la oscuridad la resistencia varía en el orden de Kilo Ohmios y algunos modelos hasta los Mega Ohmios y caen a unos pocos cientos de Ohmios ante la presencia de luz.

• Más luz = menos resistencia
• Menos luz = más resistencia

Simbología de la LDR

En los esquemas de circuitos, una LDR se representa con el siguiente símbolo:

El símbolo consta de un rectángulo que representa la resistencia, acompañado de dos flechas que indican la incidencia de luz sobre el dispositivo.

¿Cómo se conecta una LDR?

Una fotorresistencia , LDR o fotoceldas puede ser utilizada en múltiples aplicaciones electrónicas, como sensores de luz para encender luces automáticas, alarmas y controles de brillo. Su conexión básica suele hacerse en serie con una resistencia en un divisor de tensión para leer el cambio de voltaje en función de la luz recibida. Este cambio se puede procesar por un microcontrolador o comparador analógico.

Ejemplo de conexión básica de una LDR:

1. LDR: Dispositivo que varía su resistencia según la luz.
2. Resistencia fija: Se conecta en serie con la LDR.
3. Divisor de tensión: El voltaje en el punto medio del circuito varía según la luz. Este voltaje se puede conectar a un ADC (convertidor analógico-digital) o a un pin de entrada de un microcontrolador.
4. Salida: La tensión de salida se puede utilizar para controlar un LED, un relé o enviar señales a un controlador.

Existen dos formas básicas para la conexión de nuestra LDR, pueden ser utilizadas dependiendo del fin deseado. Si disponemos de un controlador es posible modificar los resultados mediante programación.

• Mayor luz, mayor voltaje: Al conectar la fotoresistencia al nodo positivo de nuestra fuente de voltaje tendremos que, al incidir una mayor cantidad de luz provocará una menor caída de voltaje o diferencial de potencial entre la fuente y el pin de referencia (Vout), por lo tanto se tendrá una lectura mayor.
• Mayor luz, menor voltaje: En pocas palabras la fotoresistencia se conecta al nodo de GND y provocará un comportamiento opuesto al punto 1

 

Valores comerciales de LDR

Las fotorresistencias están disponibles en una amplia gama de sensibilidades y tamaños, adaptándose a distintas aplicaciones. A continuación, se presentan algunos valores típicos:

• Resistencia mínima (en luz intensa): 500Ω – 5kΩ.
• Resistencia máxima (en oscuridad): 1MΩ – 10MΩ.
• Rango espectral de sensibilidad: Usualmente entre 400 nm y 700 nm (luz visible).

Los precios de las LDR varían dependiendo del tamaño y la sensibilidad, pero los modelos más comunes se encuentran entre 0,30 USD y 1,50 USD.

Características técnicas del fotoresistor

• Los valores típicos varían entre 1 MΩ o más en la oscuridad y 100Ω con luz brillante.
• Disipación máxima, (50 mW-1W).
• Voltaje máximo (600V).
• Respuesta espectral.
• El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo.

Ejercicio práctico 1 : Medición de luz con una LDR, transistor, resistor

Objetivo: Construir un circuito que permita medir el nivel de luz ambiental y encender un LED cuando la luz disminuya por debajo de un umbral definido.

Materiales necesarios:

• LDR (10kΩ en luz baja)
• Resistencia entre [1k – 4,7kΩ] y 470Ω
• LED
• Transistor NPN (BC547)
• Fuente de alimentación de 6V
• Protoboard
• Cables de conexión

Esquema de conexión

Pasos:

1. Conecta la LDR en serie con una resistencia de 1kΩ.
2. La unión entre la LDR y la resistencia se conecta a la base de un transistor NPN.
3. El LED se conecta en el colector del transistor.
4. Cuando la luz disminuya, la resistencia de la LDR aumenta, lo que activa el transistor y enciende el LED.

Este circuito funciona de la siguiente manera:

– Si le llega luz a la LDR, circulará corriente hacia la base, activando la línea del LED

– Si no llega luz a la LDR, no llegará corriente a la base y se cortará la línea del LED.

R1 es una resistencia de protección del LED

R3 se usa para ajustar la sensibilidad del transistor. Se puede sustituir por un potenciómetro de 5K o 10K

– Si R3 es grande (4.7K), irá mas corriente hacia la base, por lo que el LED se activará con poca luz sobre la LDR

– Si R3 es pequeña, (1K), irá menos corriente hacia la base, por lo que el LED se activará cuando haya más luz sobre la LDR.

Otras Opciones de Montaje:

Para este experimento, necesitará los siguientes componentes. Los valores que se usan están entre paréntesis, pero pueden variar según la tensión de entrada y los componentes disponibles:

• Transistor NPN [2N2222A]
• (2) Resistores [R1 = 102Ω, R2 = 5,1kΩ]
• LED [rojo]
• LDR
• Fuente de tensión [5V]

Conecte el circuito de acuerdo con el siguiente esquema de “DARK DETECT”. Cuando se implementa correctamente, la ausencia de luz hará que se encienda el LED. Cuando haya luz suficiente en el LDR, se apaga.

Explicación del circuito para sensor de luz

Cuando la luz incide en el LDR, su resistencia eléctrica disminuye desde varios megohmios en completa oscuridad hasta aproximadamente 100 ohmios en condiciones de buena iluminación. El LDR y R2 funcionan como divisores de tensión, y la tensión en VX se determina mediante la fórmula VX = VDC * RLDR / (RLDR + R2). La corriente comienza a fluir del colector (3) al emisor (1) cuando la tensión VX/base alcanza un nivel suficiente (cerca de 0,6 VCC en mi configuración). Una vez activado, la corriente pasa a través del LED y el transistor, siendo limitada por R1 para proteger el LED.

Para ajustar dinámicamente el punto en el que se enciende el LED, se puede utilizar un resistor variable en lugar de R2. Al aumentar la resistencia de R2, se necesita una resistencia LDR mayor (y, por lo tanto, un nivel de luz más bajo) para que la tensión VX sea suficiente para activar el transistor y encender el LED.

Ejercicio práctico 3 : LDR con Arduino

En este ejemplo haremos un programa que enciende el LED 13 (el integrado en placa), lee un sensor de luz (un LDR) conectado al pin A5 y enciende un LED conectado al pin 3 con una intensidad inversamente proporcional a la intensidad que reporte el sensor (cuanta más luz ambiental, menos brilla el LED). Todo esto va a estar actualizándose cada 50 milisegundos, esto es, prácticamente a tiempo real. Además, vamos a dejar configurado el puerto serie para ver, desde el ordenador, el valor de entrada del sensor de luz (de 0 a 1023).

En este ejemplo ponemos en práctica los siguientes conceptos:

• Realizar un montaje básico
• Definir variables
• Escribir un pin en digital.
• Escribir un pin en analógico.
• Leer un sensor
• Abrir y leer un puerto serie

Bien, antes de comenzar, repasamos los materiales que vamos a necesitar para el montaje básico:

1. Arduino UNO (o compatible)
2. Protoboard o Breadboard
3. Diodo LED de 5 mm y 20 mA
4. Resistencia de 220 Ω (conectado al ánodo del LED)
5. Resistencia de 10 KΩ (conectado al LDR)
6. Sensor de luz LDR
7. Juego de cables

Código en Arduino

Aplicaciones de la LDR

Las fotorresistencias son muy utilizadas en distintas aplicaciones cotidianas:

1. Luces de jardín automáticas: Detectan la luz del día y encienden las luces al atardecer.
2. Sensores de presencia: Para encender alarmas o luces en zonas oscuras.
3. Fotómetros: Para medir la intensidad lumínica.
4. Pantallas con ajuste de brillo automático: Como en teléfonos móviles.

Conclusión

Las LDRs son componentes esenciales para cualquier ingeniero o aficionado que quiera trabajar con sensores de luz. Su capacidad de modificar la resistencia en función de la luz, combinada con su simplicidad de uso y bajo costo, las convierte en una opción excelente para múltiples aplicaciones electrónicas. Ya sea que se utilice para encender una luz o medir la luminosidad, la LDR es un dispositivo que, con su simbología clara y su facilidad de integración, sigue siendo fundamental en proyectos de detección de luz.