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FPGA implementacio de motor por gpio y

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  • Prctica de laboratorio 3

    1 FOTOCONDUCTIVIDAD EN EL FOTOCONDUCTOR CDS

    DANIELA AGUDELO, JUAN RAMIREZ, MAURICIO MARTINEZ, CAMILO CHAPARRO, ALEJANDRIO

    VILA.

    1.1 MONTAJE EXPERIMENTAL

    La realizacin de este laboratorio requiri de la utilizacin de diferentes elementos y dispositivos

    electrnicos que permitieron tomar las medidas necesarias para comprender el funcionamiento del

    fotorresistor; especficamente su comportamiento I vs V y vs intensidad luminosa.

    Figura 01. Fotografa del montaje experimental utilizado para realizar este laboratorio.

  • La prctica incluy dos montajes diferentes, cuyos esquemas se presentan en las figuras 02 y 04, a

    continuacin. En stas, se han enumerado los dispositivos de inters de modo que el lector pueda

    remitirse fcilmente a la tabla I, en la cual se encuentran descritas sus caractersticas. Asimismo se incluy

    un diagrama circuital de cada montaje, correspondiendo stos a las figuras 03 y 05.

    Figura 02. Esquema del primer montaje experimental utilizado para realizar este laboratorio, con el cual se tomaron medidas

    de tensin y corriente a travs del fotorresistor para cada color e intensidad de luz.

    Figura 03. Esquema circuital del primer montaje experimental utilizado para realizar este laboratorio, con el cual se tomaron

    medidas de tensin y corriente a travs del fotorresistor para cada color e intensidad de luz.

  • Figura 04. Esquema del segundo montaje experimental utilizado para realizar este laboratorio, con el cual se tomaron medidas

    de la resistencia exhibida por el fotorresistor para cada color e intensidad de luz.

    Figura 05. Esquema circuital del segundo montaje experimental utilizado para realizar este laboratorio, con el cual se tomaron

    medidas de la resistencia exhibida por el fotorresistor para cada color e intensidad de luz.

  • Tabla I: Presentacin de las caractersticas de inters concernientes a los elementos utilizados en

    cada uno de los montajes relativos a esta prctica de laboratorio.

    Nmero Elemento Descripcin

    1

    Fuente

    - Impedancia de salida: 50 - Salidas de 5 V, 12V , -12V y variable 0-12V 500 mA en las salidas de 12 y 12, 1.0 A en la salida variable, 700 mA en la salida de 5 V

    2

    Multmetro 1

    - Marca: Wellink

    - Serie: HL-3000

    - Escala para medir resistencia: 0-

    200/2K/20K/200K/2M 1.0%, 20M 2.0%

    Escala para voltaje DC: 0-2V/20V/200V/600V 0.8% - Escala para voltaje AC: 0-200V/600V 2.0%

    Escala para corriente DC: 0-2mA/20mA/200mA 1.2%, 10A 2.0%

    - Dimensiones: 125x68x25mm

    (AltoxAnchoxProfundo)

    Peso: Aprox, 305g

    Seguridad: CE Aprovado, IEC 1010-1 (EMC / LVD)

    3

    Multmetro 2

    - Marca: UNI-T

    - Serie: UT33 A

    - Escala para voltaje DC :400 mV/4 V/40 V/400 V/500

    V (0.8%+1)

    - Escala voltaje A: 4 V/40 V/400 V/500 V (1.2%+3)

    - Escala para corriente DC: 400 A/4000 A/40

    mA/400 mA/4 A/10 A (1%+2)

    - Escala para corriente AC: 400 A/4000 A/40

    mA/400 mA/4 A/10 A (1.5%+5)

    - Escala para medir resistencia: 400 /4 k/40

    k/400 k/4 M/40 M (1%+2)

    - Impedancia de entrada para medicin de voltaje DC

    ~ 10 M

  • Dimensiones: 130 73.5 35 mm

    Peso: 156 g

    4

    Fotorresistor

    - Modelo: PGM 5626 D

    - Dimensiones:

    Empaque: 5.1x4.3x 2.4mm

    Terminales: 34x0.5mm

    Distancia entre terminales: 3.4mm

    - Resistencia en la oscuridad: 2M

    - Resistencia en presencia de luz: 8~20K/Lx

    5

    Potencimetro

    - Valor: 5K

    - Dimensiones: 17x12.9x11.5mm

    6 Protoboard

    - Marca: Wish

    - Dimensiones: 0.8x17x6.3cm (AltoxAnchoxProfundo)

    - Peso:121.31 g

    7 a

    Lmpara

    - ITEM NR.:1926 - CFL E27

    - Potencia mxima: 15W

    - Tensin nominal: 110V 60Hz

    7 b Bombilla LED

    - Modelo: SLM-0242

    - Tipo: LED

    - Colores: Rojo, verde y azul. Cuatro intensidades de

    luz.

    8 Luxmetro

    - Rango de medicin:

    200, 2,000, 20,000 and 200,000Lux

    (Rango de lectura x10: 20,000Lux ,Rango de lectura

    x100: 200,000Lux)

    20, 200, 2,000, 20,000FC

    (Rango de lecturax10: 20,000FC)

    - Exactitud: (3%rdg +10dgt) 20,000Lux/2,000FC

  • (5%rdg+10dgt) >20,000Lux/2,000FC

    - Repetibilidad: 2%

    - Temperatura y humedad de operacin: 0to

    40(32 to 104) 0 to 80% RH

    Photo Detector Lead Length: 150cm (Aprox).

    - Dimensiones del fotodetector: 100mm(H)

    60mm(w) 28mm(D). - Dimensiones: 149mm(H)

    71mm(w) 41mm(D).

    - Peso: 250g (5.8oz).

    1.2 PROCEDIMIENTO

    Se realizaron dos montajes para la medicin de las variables del circuito.

    El primer montaje incluy una fuente de tensin variable, una lmpara con bombillo LED, un fotorresistor

    de silicio, una resistencia variable, una protoboard, dos multmetros y un luxmetro. La disposicin

    circuital fue tal que con la fuente conectada en serie al fotorresistor y a la resistencia variable, se midi

    la corriente del circuito y la tensin en el fotorresistor, variando el valor del potencimetro de 0 a 5 k

    (en 1k cada vez), para cada intensidad de luz y cada uno de los tres colores de la lmpara; todo lo

    anterior para determinar las curvas I contra V. Adicionalmente, se utiliz el luxmetro, ubicado a un lado

    del montaje, para medir y registrar la intensidad de luz para cada color e intensidad en lux.

    El segundo montaje consto nicamente de un multmetro, la lmpara con bombillo LED y el fotorresistor.

    En esta ocasin se vari la intensidad de la luz para los tres colores y se midi la resistencia del

    fotorresistor con el multmetro en cada situacin.

    1.3 RESULTADOS

    1.3.1 Curva caracterstica I vs V

    Para realizar la grfica de corriente respecto a la tensin se tomaron tres medidas de corriente y tres de

    tensin para cada intensidad, color de luz y valor de la resistencia variable, de las cuales se obtuvo el

    promedio y la desviacin estndar. As, se obtuvo 6 puntos para cada intensidad y un total de 24 puntos

    para cada color.

    Con los datos anteriores se realizaron las grficas de corriente en funcin de la tensin para cada color,

    tomando cada intensidad como una serie de datos; stas asociadas con una lnea de tendencia lineal y

    barras de error. El factor de correlacin R2, el cual indica que tan bien se ajustan los datos a una

    distribucin lineal, tambin encuentra presente.

  • Figura 06. Grficas de corriente en funcin de la corriente en el fotorresistor para las diferentes intensidades de rojo

    trabajadas, siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y sus respectivos coeficientes de correlacin.

    Figura 07. Grficas de corriente en funcin de la corriente en el fotorresistor para las diferentes intensidades de verde

    trabajadas, siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y sus respectivos coeficientes de correlacin.

  • Figura 08. Grficas de corriente en funcin de la corriente en el fotorresistor para las diferentes intensidades de azul

    trabajadas, siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y sus respectivos coeficientes de correlacin.

    1.3.2 Curva vs intensidad luminosa (en lux y fotones)

    Para realizar la grfica de conductividad en funcin de la intensidad de luz se tomaron tres medidas de la

    resistencia exhibida por el fotorresistor y tres de la intensidad reportada por el luxmetro para cada nivel

    de intensidad y color de luz, de las cuales se obtuvo el promedio y la desviacin estndar. Los datos de la

    resistencia, y la geometra fueron empleados para calcular la conductividad utilizando la ecuacin que

    aparece a continuacin y tomando las medidas como se muestra en la figura 09. [5][6]

    =

    Figura 09. Geometra de un fotorresistor para calcular la conductividad. [1]

  • Las mediciones realizadas con un calibrador indican las siguientes cantidades: = (0,24 0,01) y

    = (31,1 0,2) As, se obtuvo 1 punto para cada intensidad y un total de 4 puntos para cada color.

    Figura 10. Grfica de conductividad (S/m) en funcin de la intensidad de luz incidente (lux) en el fotorresistor para el color rojo,

    siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y el respectivo coeficiente de correlacin.

    Figura 11. Grfica de conductividad (S/m) en funcin de la intensidad de luz incidente (FC) en el fotorresistor para el color rojo,

    siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y el respectivo coeficiente de correlacin.

  • Figura 12. Grfica de conductividad (S/m) en funcin de la intensidad de luz incidente (lux) en el fotorresistor para el color

    verde, siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y el respectivo coeficiente de correlacin.

    Figura 13. Grfica de conductividad (S/m) en funcin de la intensidad de luz incidente (FC) en el fotorresistor para el color

    verde, siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y el respectivo coeficiente de correlacin.

  • Figura 14. Grfica de conductividad (S/m) en funcin de la intensidad de luz incidente (lux) en el fotorresistor para el color azul,

    siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y el respectivo coeficiente de correlacin.

    Figura 15. Grfica de conductividad (S/m) en funcin de la intensidad de luz incidente (FC) en el fotorresistor para el color azul,

    siendo 1 la menos intensa y 4 la ms intensa, y el respectivo coeficiente de correlacin.

    1.4 PRECISIN Y EXACTITUD

    La respuesta del fotorresistor CdS a la luz es diferente para cada longitud de onda, lo cual tiene que ver