Este contenido es un complemento práctico para los contenidos teóricos de los temas 4. Fundamentos de Computación Física, 5. Internet de las Cosas y 6. Robótica, de la asignatura Computación y Robótica de 2º y 3º de ESO.
🛠️ Materiales:
- 1 x Placa Arduino.
- 1 x Protoboard.
- 3 x LED.
- 1 x Fotorresistencia.
- 3 x Resistencia de 220 ohmios.
- 1 x Resistencia de 10.000 ohmios.
- 11 x Cable Dupont macho-macho.
Una fotoresistencia, también conocida como LDR (por sus siglas en inglés, Light Dependent Resistor), es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la cantidad de luz que incide sobre ella. Este dispositivo está compuesto por un material semiconductor que, al recibir luz, permite el paso de los electrones con mayor facilidad, reduciendo así su resistencia eléctrica. En condiciones de oscuridad, la resistencia de la fotoresistencia aumenta considerablemente, llegando a valores de varios mega ohmios -MΩ-, mientras que en presencia de luz intensa, su resistencia puede disminuir a unos pocos cientos de ohmios.
Este es su aspecto:
Las fotoresistencias son ampliamente utilizadas en una variedad de aplicaciones, dada su capacidad de detectar cambios en la luz ambiental. Algunas de sus aplicaciones más comunes incluyen:
- Sensores de luz: se utilizan en dispositivos que necesitan activarse o desactivarse automáticamente en función de la luz ambiental, como las luces de calle que se encienden al anochecer y se apagan al amanecer.
- Alarmas de seguridad: en sistemas de seguridad, pueden emplearse para detectar la interrupción del haz de luz, lo que indicaría una posible intrusión.
- Control de iluminación: se usan en sistemas de domótica para ajustar la intensidad de la iluminación en una habitación según la luz natural disponible, maximizando así el ahorro energético.
- Dispositivos fotométricos: forman parte de instrumentos que miden la intensidad de la luz, como los luxómetros, utilizados para verificar las condiciones de iluminación en diferentes entornos.
- Arte: en el ámbito artístico y en espectáculos, las fotoresistencias pueden formar parte de instalaciones interactivas que cambian en respuesta a la luz ambiental o a las sombras proyectadas por el público.
- Juguetes electrónicos: se integran en juguetes para añadirles funcionalidades basadas en la detección de luz, como vehículos que cambian de dirección al encontrar una fuente de luz.
En resumen, este componente electrónico funciona así:
- Cuanta más luz recibe, menos resistencia ofrece = mayor voltaje.
- Cuanta menos luz recibe, más resistencia ofrece = menor voltaje.
Para comprobar que esto es así, vamos a realizar nuestro primer montaje:
Lo único que hemos hecho es situar nuestra fotoresistencia, atenuar la corriente que recibe con una resistencia de 10kΩ y también situar un cable verde que llevamos a la entrada analógica A5 para ir leyendo el valor de la resistencia que ofrece en cada momento la fotoresistencia.
Para hacer nuestras comprobaciones, crearemos este sencillo programa:
Si inicias la simulación, pinchas sobre la fotoresistencia y vas variando la cantidad de luz que recibe, podrás observar en el monitor en serie cómo va variando el valor del voltaje. Cuando aumentas la luz el voltaje disminuye y cuando reduces la luz el voltaje aumenta.
En la habitación en la que yo me encuentro, la fotoresistencia ofrece valores de voltaje de entre 300 y 400. Si le pongo la mano muy cerca -quitándole la mayor parte de la luz-, el valor se dispara a entre 800 y 900.
¿Has visto alguna vez esas situaciones en las que de pronto se va la luz y se activan las luces de emergencia?
Pues eso es lo que vamos a simular con nuestro circuito.
Tendremos dos LEDs, uno verde y otro rojo. El verde permanecerá encendido mientras haya luz ambiente suficiente, y cuando no haya, se encenderá el sistema de emergencia -el LED rojo-.
Nuestro problema se reduce a incorporar a nuestro circuito anterior dos LEDs y comprobar el valor de la fotoresistencia para encender uno y apagar el otro, y viceversa (recuerda que para los LEDs usamos resistencias de 220Ω):
La comprobación de los valores para ver si se encuentra en los niveles que hemos medido previamente, lo hacemos a través de una estructura condicional if-else, y en función de qué condición se verifique encendemos uno y apagamos el otro:
Sencillo, ¿verdad?
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Es importante tener en cuenta que esos valores son coherentes con la luz ambiente de mi entorno al elaborar esta práctica. Es posible que en tu ambiente esos valores cambien significativamente, por lo que deberías realizar el paso previo de comprobar los valores de la fotoresistencia con tu luz ambiental.
Ahora que ya sabes cómo funciona una fotoresistencia, se pide que modifiques el circuito y el código que lo controla para introducir un tercer LED:
- Usa un LED verde, otro amarillo y otro rojo.
- Mide el valor de la fotoresistencia con la luz ambiente (esta será la luz máxima).
- Mide el valor de la fotoresistencia en la oscuridad (cubriéndola completamente, esta será la luz mínima).
- Establece tres intervalos de luz y haz que se encienda el LED verde cuando la luz está en su valor máximo -o próximo a él-, amarillo cuando la luz se encuentre en su valor medio, y rojo cuando la luz se encuentre en su valor mínimo -o próximo a él-.
Como siempre, ya sabes:
- Descarga en tu ordenador el archivo .ino
- Conecta la placa al ordenador.
- Abre Arduino IDE.
- Carga el programa y revisa que el código sea correcto.
- Desde Arduino IDE, guarda el programa en la placa.
- Desconecta la placa.
- Monta tu circuito sobre la mesa.
- Avisa al profesor para que lo revise.
- Solo si te da el visto bueno, puedes conectar la placa y comprobar que todo funciona correctamente.