Luz nocturna automática

Hice una encuesta en el grupo de facebook donde solicitaba que escogieran entre un sensor de luz nocturnas automática y un contador de acceso de personas a través de láser, la verdad es que ninguno de los 2 tuvo éxito ( solo 2 clics ) . así que me anime igual a hacer ambos proyectos y en este momento le tocó a la luz nocturna automática.

Este proyecto contará con un concepto interesante, Las fuentes de voltaje sin transformador y otro concepto que ya hemos visto antes en los proyectos de conmutadores de fuentes de conmutadas con TL494 y SG3525, los comparadores de voltajes con amplificador operacional.

El proyecto fue inspirado por un dispositivo de luz automática que vi en Aliexpress con un costo promedio de US $2, el cual se veía muy simple de realizar, así que lo hice.

Pie de imagen:

Fuente sin transformador

Explicaré el concepto de esta increíble y práctica fuente, cálculos fundamentales ventajas y desventajas, al conocer esto ya podrán diseñar sus propias fuentes y agregarles mejoras según sus necesidades.

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Las fuentes sin transformador funcionan conectando directamente a la red eléctrica y bajando este voltaje a un valor apropiado para nuestros componentes electrónicos, puede ser a 5V o 12V, por lo general el voltaje se rectifica solo con un capacitor y un diodo Zener.

El truco por el cual funciona esta fuente de voltaje es la reactancia producida por el C1, la reactancia es la resistencia que ofrece un componente en función de la frecuencia, en este caso la ecuación del capacitor será la siguiente:

Se denomina Z (Impedancia) ya que es un valor que depende de la frecuencia. Si consideramos una frecuencia de 60Hz y una Capacitancia de 2.2uF la impedancia para esa frecuencia específica será de:

Análisis del circuito

Haré un análisis completo de la fuente, para esto de deben considerar 2 ciclos de operación debido a que el un voltaje alterno, comenzaré con el ciclo positivo

Ciclo positivo

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En esta etapa encontraremos la corriente máxima (Imax) que puede entregar esta fuente, y se hace con tan solo hacer un recorrido de voltajes.

Esta es la corriente máxima que entregará la fuente menos una pequeña corriente de polarización que consume el diodo Zener.

Con esta corriente seremos capaces de energizar un relay y un circuito integrado.

Ciclo negativo

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En este momento tenemos la corriente circulando en sentido contrario (Ineg), lo que resulta en el circuito mostrado, de esta forma hacemos también un recorrido para saber qué corriente circula.

Despejo $I_{neg}$ :

Esta corriente es corriente desperdiciada, que solo se disipa en forma de calor, a través de la resistencia de 33 Ohm. Es por esta razón que la resistencia de 33 Ohm es de 3W, debido a que debe soportar esta corriente.

Otra función de esta resistencia es funcionar como una especie de fusible en caso que el capacitor entre en corto, ya que si no existe se podrían quemar los cables de tu casa.

Finalmente tenemos a R1, su única función es descargar el capacitor C1 para que no quede con cargas peligrosas en momento de manipular. Solo es necesario en la etapa de prueba, una vez instalado o en etapa de producción puede quitarse.

Ventajas y desventajas de la fuente sin transformador

Ventajas de la fuente sin transformador

1. Bajo costo.
2. Pequeño tamaño
3. Fácil de armar

Desventajas de la fuente sin transformador

1. Sin tierra aislada, puede ocasionar descargas eléctricas si no se manipula correctamente
2. Límites de corrientes muy bajos, máximo 500mA
3. Siempre debe contar con carga conectada, en caso contrario, se quema el Zener.

Cómo funciona la luz nocturna automática

La mayoría de las luces automaticas nocturnas funcionan a través de un LDR (sensor de resistencia con luz), es decir, varían sus resistencia de acuerdo a la luz  que impacta sobre ellos, en este caso se usó un LDR 5528 en cual tiene un valor de 1M Ohm en oscuridad y entre 8 y 20K Ohm en luz.

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Hoja técnica de los parámetros de este sensor

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El principio de funcionamiento es muy simple, solo se debe comprar el voltaje que se cae en el LDR con un voltaje de referencia, a medida que se oscurece el día el voltaje en el LDR aumenta y cuando sobrepasa el voltaje de referencia, activa un relé el cual enciende la Luz.

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El circuito mostrado forma todo lo relacionado al detector de luz, los +12V provienen de la fuente sin transformador. Las resistencia R5 y R6 son usadas para generar un voltaje de referencia, en este caso está establecido en 6V, sin embargo, debe ajustar el valor de R6 para que la luz se encienda en un valor mas especifico.

Para ajustar un valor específico de encendido se debe reemplazar R6 por un potenciómetro he ir moviendo de acuerdo a la luz necesaria. Una vez se consiga este valor, se mide el valor de resistencia del potenciómetro y se cambia R6 por este valor medido.

Conexión del sensor de luz automática

Este dispositivo se conecta de la misma forma se que conectan los comerciales, adjunto un diagrama.

Pie de imagen:

La alimentación puede ser a 110V o 220V yo la hago a 220V porque es lo que hay en mi país.

El producto tiene un costo competitivo para ser comercializado y obtener una pequeña ganancia, claro no competiría con los precios que manejan los chinos pero sería un producto nacional. Se animan a hacerlo? en la próxima entrada estaré haciendo los planos para una posible carcasa.

Pie de imagen:

Puedes descargar todo el material y lista de componentes para ser construido, Saludos!!

Luz nocturna automática