LDR e suas utilidades
sábado, 15 de maio de 2010
9:26 AM
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LDR é um componente eletrônico, que quando incidimos luz sobre ele o mesmo diminui sua resistência, assim podemos criar vários circuitos utilizando esse componente, que apesar de simples é muito interessante.
Um exemplo de como o LDR funciona são os “postes” de luz que estão por toda parte em nossas cidades. Quando está claro a luz incide em um sensor que junto a um circuito apaga a luz do “poste”, e quando está escuro o inverso acontece.
Sensor de luz.
Esse circuito é um dos mais simples que envolvem LDR em seu funcionamento. Ele funciona como um sensor de luz, ou seja, quando à luz sobre o LDR ele vai acionar o transistor que acionara o LED.
O circuito é composto por um divisor de tensão, formado pelo LDR + (potenciômetro + resistor), na base do transistor, o transistor, o LED, que é responsável pela indicação de que a luz incidindo no LDR e a bateria é claro.
O mais importante do circuito é o divisor de tensão (leia mais sobre o divisor de tensão aqui). O divisor funciona da seguinte forma:
Quando o LDR “vê” alguma luminosidade o mesmo diminui sua resistência fazendo assim a tensão sobre a base do transistor subir acima de sua tensão de saturação, logicamente fazendo o transistor saturar (acionando o LED). Quando o LDR não mais “vê” nenhuma luminosidade ao seu redor ele aumenta sua resistência, fazendo assim a tensão sobre a base do transistor cair abaixo da tensão de saturação do transistor (desativando o LED).
Antes de começar a fazer as contas temos de saber a curva do LDR (Resistência do LDR por tanto de lumens), como é extremamente difícil de achar essa curva (os vendedores não fornecem essa curva) temos de fazer testes para saber qual resistência o LDR oferece com a sombra (logicamente a luminosidade em que você queira que o LED apague, ou acenda, caso vá fazer algum dos próximos circuitos) e a luminosidade em que você quer que o LED acenda.
Baseado em testes aqui em casa, (só esclarecendo, eu queria que o LED acendesse quando uma lâmpada incandescente de 60W a uns 2,5m do LDR fosse acionada, e quando essa mesma lâmpada apagasse o LED teria de apagar), cheguei aos seguintes resultados:
O LDR oferecia uma resistência de 5K quando a luz estava acesa.
O LDR oferecia uma resistência de 16K com a lâmpada apagada.
Vamos obter todos os dados para os cálculos:
HFE (ganho) do transistor a ser usado: 100
Vbe (tensão base - emissor) do transistor a ser usado: 0.7V
Corrente a ser chaveada: 0.02A
Os dados do transistor são fornecidos pelo datasheet (podem procurar aqui ).
Lembrando que o circuito foi todo dimensionado pelos testes que fiz aqui, por tanto, se mesmo ajustando o potenciômetro você não chegue aos resultados que queira, mude o valor do resistor do resistor R1 ou o valor do potenciômetro.
Valos lá. A formula para o calculo da tensão sobre a base do transistor é a seguinte:
Os valores são em Kohms e Volts
Primeiro vamos calcular a resistência em que o conjunto potenciômetro + R1 deve oferecer para que o LED acenda quando houver luz (vou chamar esse conjunto de R):
Vout = [R/(LDR + R)] x Vin
0.7 = [R/(5 + R)] x 12
0.7 = 12R/(5 + R)
Multiplicando cruzado:
12R = 3.5 + 0.7R
12R - 0.7R = 3.5
11.3R = 3.5
R = 3.5/11.3
R = ~ 0.3K ou 300 ohms
Vamos explicar os valores:
0.7 é a tensão que queremos que o divisor nos de com o LDR oferecendo 5K de resistência (0.7 é o Vbe do transistor, ou seja, a tensão em que o mesmo vai saturar);
5 é a resistência do LDR em Kohms;
O resto é matemática...
Agora vamos ver se quando não houver luz sobre o LDR o LED realmente vai apagar:
Vout = [0.3/(16 + 0.3)] x 12
Vout = 0.22V
Veja que o transistor não vai estar ligado na hora em que não houver luz incidindo sobre o LDR.
Pode ser que não sejam realmente esses valores, pois temos de levar em consideração a tolerância do resistor. Isso não é problema, pois podemos variar o potenciômetro ajustando esse conjunto corretamente.
Agora temos de calcular o resistor de base do transistor. Vamos supor que na hora em que haja luz sobre o LDR o divisor de tensão ali formado esteja oferecendo 0.85V:
Rb = (Vcc – Vbe)/ (Ic/Hfe)
Onde:
Vcc: Tensão de saída do divisor de tensão;
Vbe do transistor;
Ic: Corrente que circulara pelo transistor;
Hfe: ganho do transistor;
Rb = [(0.85 – 0.7)/(0.02/100)]/2
Rb = 750/2
Rb = 375
Veja que eu coloquei um valor bem menor pois esse valor de 0.85V pode ser de até 0.71, por tanto por isso coloquei um resistor de valor de 100R
O resistor em serie com o LED se calcula da seguinte maneira:
R = (Vcc - Vled)/Iled
R = (12 – 2)/ 0.02
R = 500 arredondando para um valor comercial: 470R
Acionamento de cargas de até 2A
Esse circuito segue a mesma regra do circuito acima, apenas o que muda é que agora o transistor BC548 está na configuração darligton junto com o TIP31.
As informações sobre o ganho do transistor TIP31 não são exatas, depende muito da corrente que ele deve chavear, por tanto vou colocar aqui um ganho mais ou menos com base no que foi passado no datasheet.
Quando o transistor chavear uma carga de aproximadamente 2 Ampères , pelo datasheet, seu ganho estará perto de 25, ou seja, quando ele chavear uma carga de 2 Ampères sua base precisara de aproximadamente, 2/25 = 0.08A ou 80mA. Essa será a corrente que o BC548 deve chavear, por tanto fazemos a conta do resistor de base novamente. O resultado será de aproximadamente 90, como não sabemos exatamente o ganho podemos coloca um de 100R.
Explicando a parte que esse circuito só pode chavear 2A a 18V é a questão da potencia suportada pelo transistor, que segundo o datasheet é de 40W. Esse TIP pode chavear até 3A ou até 40V, porém devemos respeitar a sua potencia. Veja que 18 x 2 = 36W dentro dos limites de potencia do transistor.
Use dissipador no transistor!
Essa parte eu nem preciso explicar, é a mesma coisa que o primeiro, só o que muda é a substituição do LED pelo relé, que consome no máximo 100mA e pode chavear até 20A dependendo do relé (veja as especificações do relé).
Sensor de sombra
Nesse circuito o funcionamento do divisor de tensão é invertido, ou seja, quando o LDR “enxergar” alguma luz, como já sabemos, ele vai diminuir sua resistência, fazendo a tensão sobre a base do transistor diminui abaixo de sua tensão de saturação (desativando o LED). Quando o LDR não “enxergar” nenhuma luz o inverso acontece, tensão sobre a base do transistor aumenta e conseqüentemente aciona o LED.
Vamos ver qual a resistência que o conjunto R1 + RV1 deve oferecer para que o LED se acenda:
Vou chamar o conjunto R1 + RV1 de R.
Vout = [LDR/(R+ LDR)] x Vin
0.7 = [16/(R+16)] x 12
0.7 = [192/(R + 16)]
0.7R + 11.2 = 192
0.7R = 192 – 11.2
R = 180.8/0.7
R = 258
Veja que o valor não pode ser conseguido com um resistor de 47K e um potenciômetro de 200K, isso não é um erro no circuito, mas sim uma “sobra”, pois veja que se você fizer a conta com um valor de LDR de 16K e um valor de 247K como R, o valor obtido será 0.73V o que garantira a saturação do transistor com o LDR nessa condição.
Vamos conferir se o LED vai ser desativado quando o LDR estiver “enxergando” a luz que eu fiz o teste.
Vout = [5/(247 + 5) x 12
Vout = 0.238V
Como no primeiro circuito, pode ser que não sejam realmente esses valores, pois temos de levar em consideração a tolerância do resistor. Mas como já sabemos, temos o potenciômetro para ajustar o circuito a nosso gosto e, caso não fique bom, basta alterar o valor de R1 e/ou RV1.
Bom pessoal vou passar os circuitos para acionamento de cargas maiores e de acionamento por relé logo abaixo, como são iguais aos outros apenas com a lógica invertida, não mais precisarei explicar.
Acionamento de cargas de até 2ª (sensor sombra)
Chaveamento por relé
Gustavo Henrique Erlich
Não sei como ninguém comentou aqui, mas muito bom!!
Obrigado amigo!
Abraços.
Otimo post
Muito obrigado, sou estudante de eletrônica e venho procurando um circuito desses a algum tempo, acionar uma lâmpada através do relé e consegui com o seu circuito. Muito obrigado.
Eae, blz pessoal?
Fico feliz em saber que o artigo esta ajudando o pessoal.
Abraços
Nossa
Parabéns pelos posts
ajudou e muito, o melhor que eu achei
muito obrigado
abraços
Muito obrigado colega.
Estou feliz em saber que o post lhe foi util.
Abraços.
caralho mano tu é foda, comecei a estuda Eletronica esse ano, ai me falaram sobre esse esquema mais nunca tinha achado e os que eu achava é mt elaborado e talz (y)
, Ta de parabéns ai
Obrigado Carlos =D
Cobre praticamente tudo que se precisa! muito bom!
Obrigado Marcelo.
Realmente muito bom...
parabéns pelo ótimo trabalho, tanto com o texto quanto os esquemas... sou meio leigo no assunto e com o texto tirei algumas dúvidas (a principal, se ele aumentava a resistência ou diminuia...)
obrigado!
Obrigado Eduardo fico feliz em saber que ajudei =D
Abraços.
Olá. Os circuitos que você criou possuem potenciomentros. Perguntas...
- No caso do primeiro, ele vai controlar a sensibilidade do LDR?
- O LED acende e apaga de acordo com a luz ou ele apenas muda a intensidade de lumens?
- Um outro LED emitindo luz em direção ao LDR pode acioná-lo?
Não manjo de eletrônica mas durtante a infancia brinquei de montar circuitos (coisa de nerd kkk) que tinham em revistas antigas.
Um abraço!
- Sim
- Acende e apaga, ai é onde entra a regulagem do potenciômetro, com ele vc regula o quão escuro ou o quão claro deve estar para que o led acenda\apaque.
- Sim
Abraços
Ola, sou estudante de mecatronica e gostaria de saber se é possivél acionar o LDR com um LED? se possivel vc poderia me passar seu email para futuras duvidas?
Obrigado
vai ajudar na minha maquina =)
Parabéns, me ajudou bastante esses comentários, valeu.
Gustavo, tem jeito de fazer esse circuito com fonte de 4v?
Gustavo Gostei muito dos esquemáticos funcionou muito bem.
Porem aconteceu o seguinte quando utilizei o relé, o mesmo começou a vibrar(ligar e desligar continuamente). O que aconteceu????
utilizei um rele de 24V dc e uma fonte de 12V!!!
Poderia me ajudar????
Paulo Svierszcz
cara.. queria saber.. pelo de sombra como faço para acionar 5 leds.... por favor
o que e o RV1 por favor?
Pela segunda vez estou utilizando o seu esquema de sensor. A primeira vez foi com o sensor de luz e agora com o sensor de sombra. Muito bom, simples e funcional. Obrigado!!!
Parabéns! muito bom seu artigo.
Gostaria tirar uma dúvida se possível, estou fazendo um trabalho, que tem o tema rastreador solar. estou pensando em usar LDR, porem não sei se ele tem range o suficiente para medir a variação da intensidade do sol, sem saturar.
Desde de já agradeço
Como você definiu o 0,7v para vbe?
gostaria que vc me enviasse o nome dos componente o sensor de luz é que eu não entendo muito os sinais da eletrônica eles me confundem muito girabrasil.org@hotmail.com
montei o circuito sensor de sombra e não consigo chavear o led, o brilho varia de acordo com a iluminação, preciso de um circuito tudo ou nada