CALIBRADO DE UNA LDR

CALIBRADO DE UNA LDR
FUNDAMENTO
LDR es el acrónimo de Light Dependent Resistence, dispositivo cuya resistencia
óhmica es una función de la iluminación recibida sobre su superficie (fotorresistencia).
En su composición entran materiales que poseen muy pocos electrones libres cuando se
encuentran en condiciones de oscuridad, pero el número de electrones libres se
incrementa de una forma considerable cuando el dispositivo es iluminado. En
consecuencia, la conductividad crece y por tanto la resistencia óhmica disminuye. La
dependencia entre resistencia e iluminación es de la forma:
R = A ⋅ L−α
[1]
donde R es la resistencia en ohmios, L es la iluminación en lux y A, α son constantes
que dependen del tipo de material con que se ha construido la fotorresistencia y del
proceso de manufactura. Esta dependencia se conviente en lineal si se utiliza escala
logarítmica, tal y como se presenta en la figura 1.
R (Ω)
10000
1000
100
10
100
1000
L (lux)
Figura 1. Dependencia entre iluminación y resistencia para una LDR típica
Los materiales que intervienen en su construcción son sulfuro de cadmio, utilizado
como elemento sensible a las radiaciones visibles, o sulfuro de plomo, utilizado en las
LDR que trabajan en el infrarrojo. Estos materiales se colocan encapsulados en vidrio o
resina. Los valores típicos de α para fotorresistencias de SCd que trabajan en el visible
están comprendidos en el intervalo 0.7-0.9.
En el caso de las LDR de sulfuro de cadmio, la longitud de onda incidente a la cual la
respuesta es máxima corresponde aproximadamente a 680 nm, por lo que resultan
elementos de sensibilidad adecuada para hacer medidas utilizando una fuente láser de
He-Ne (λ = 632.8nm).
En esta práctica se pretende obtener la curva de calibrado similar a la presentada en la
figura 1 para una de las LDR disponibles en el laboratorio.
Calibrado LDR
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
El procedimiento a seguir es obtener valores de resistencia registrados por la LDR
problema cuando se somete a una iluminación dada.
El material a utilizar será (véase esquema de montaje en figura 2):
• Láser de He-Ne polarizado (o láser sin polarizar + polarizador lineal fijo)
• Polarizador lineal montado en soporte giratorio
• Luxómetro / LDR (véase figura 3).
• Óhmetro
• Material de montaje (soportes, pinzas, conexiones eléctricas)
El proceso de medida tiene dos partes: la primera consiste en hacer pasar el haz láser
polarizado a través del polarizador lineal sobre soporte giratorio y medir para cada
ángulo de éste la iluminación que registra el luxómetro (que debe variar según la ley de
Malus); la segunda consiste en sustituir el luxómetro por la LDR (sin mover ningún
soporte, para no alterar la geometría del sistema) y medir la resistencia óhmica para los
mismos ángulos de la primera parte (se recomienda medirlos en orden inverso). De este
modo se obtiene una tabla de valores en la que aparece la iluminación en lux frente a la
resistencia en ohmios, la cual no permitirá construir una recta logarítmica similar a la
presentada en la figura 1.
Luxómetro (1ª parte)
LDR (2ª parte)
Óhmetro
Láser polarizado
Polarizador lineal sobre
soporte giratorio
Figura 2. Esquema del montaje experimental
PRECAUCIONES: Como en todo manejo de fuentes láser debe evitarse en todo
momento mirar directamente hacia el haz.
TRATAMIENTO DE DATOS
Una vez obtenida la tabla de valores resistencia vs.
Iluminación debe obtenerse la recta de ajuste de mínimos
cuadrados log R vs. log L. A partir de la ecuación dicha
recta, dada su pendiente y su ordenada en el origen (con
sus correspondientes errores) se obtendrá el valor de la
iluminación incidente sobre la LDR midiendo su
resistencia.
Calibrado LDR
Figura 3. LDR
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EJEMPLO DE MEDIDAS
En la tabla 1 se presentan las medidas realizadas para
distintos ángulos (entre 0 y 90º). Los logaritmos de estos
valores se han representado gráficamente en la figura 4,
y se ha realizado un ajuste de mínimos cuadrados para
obtener la ordenada en el origen y la pendiente de la
recta de regresión correspondiente.
El resultado de dicho ajuste es:
log R = (0.56 ± 0.01) + (− 0.522 ± 0.04 ) log L
Por lo tanto la iluminación en función de la resistencia se
obtiene de:
 0.56−log R 


L = 10  0.522 
Tabla 1
grados R (kΩ) L (lux)
0
1,45
14
5
0,471
53
10
0,267
156
15
0,18
307
20
0,136
505
25
0,112
736
30
0,094 1090
35
0,081 1410
40
0,073 1760
45
0,066 2110
50
0,062 2470
55
0,058 2800
60
0,055 3120
65
0,053 3410
70
0,051 3650
75
0,049 3850
80
0,049 3990
log R (R en kΩ)
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
-1,0
-1,2
-1,4
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
log L (L en lux)
Figura 4. Recta logarítmica de calibrado de la fotorresistencia problema
BIBLIOGRAFÍA
• http://electronred.iespana.es/electronred/RNOLINEALES.htm
• Philips Data Handbook. Components and materials Book C11 (1986)
Calibrado LDR
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