SENSORES
Los sensores para este seguidor de luz son LDR ó fotoresistencia cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotoresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor.
Las LDR son de 7mm, pueden ser de mayor tamaño que no exceda los 12mm de esta manera se tiene un mayor control sobre la luz incidente. Debido a que son dos motores a controlar y el objetivo es que siga la luz, se utilizaron 2 LDR, una para cada motor.
CIRCUITO DE CONTROL
La pieza principal del circuito de control es el comparador de voltaje LM393 que interactúa con los sensores y gobierna la activación de los motores. En otras palabras, es el “cerebro” de este robot seguidor de luz.
El LM393 consiste en dos comparadores de voltaje independientes, especialmente diseñado para operar con una fuente simple además tiene un consumo mínimo de corriente. Posee un tiempo de respuesta de aproximadamente 300nS, ideal para esta aplicación básica. En la siguiente figura se observa cada pin que conforma el LM393.
El comparador de voltaje LM393 trabajara señales analógicas en sus entradas, proveniente del LDR y en la salida enviara una señal digital al circuito de potencia que activa los motores.
El LM393 posee dos comparadores y cada uno de ellos tiene una entrada no inversora V+ una entrada inversora V- y el voltaje de salida Vout que se dará de la siguiente manera:
- El voltaje en la salida Vout, es un NIVEL ALTO cuando el voltaje en la entrada no inversora V+ ES MAYOR al voltaje de la entrada inversora V-
- El voltaje en la salida Vout, es un NIVEL BAJO, cuando el voltaje en la entrada no inversora V+ ES MENOR al voltaje de la entrada inversora V-
Nivel Alto (Vout >= 2.3V) ó Nivel bajo (Vout < 0.5V)
La LDR (fotoresistencia) y el comparador LM393 se encuentran en una configuración llamada DIVISOR DE VOLTAJE; esto quiere decir que divide el voltaje de alimentación en otro voltaje y a un valor menor, este es el que ingresa a las entradas del comparador.
El divisor de voltaje obedece a la siguiente ecuación:
Donde:
- Vin, son 5V correspondiente al regulador LM1084IT-5.0
- R2 corresponde al potenciómetro de precisión de 20K
- Rldr es la resistencia de la fotoresistencia ó LDR
- Vout es el voltaje que se conecta al pin de entrada del comparador Vin- (pin 3)
En el pin de entrada del comparador Vin+ (pin 2) tiene otro divisor de voltaje como se ve en el diagrama:
Obedeciendo a la fórmula del divisor de voltaje, tenemos un Vin+ de 2.5V, el cual se “comparara” con voltaje Vin-, y de esta manera el voltaje de salida puede ser un nivel alto o un nivel bajo.
La LDR estará en constante cambio de valor debido a la incidencia de LUZ del ambiente y/o de la lámpara, se implementó un potenciómetro de precisión y de esta manera tener un mayor control del voltaje en la salida del divisor. El valor de la resistencia de la LDR de 7mm es de 10K @ 10 lux.
Realizando pruebas físicas con iluminación ambiente en cuarto cerrado de 6x4 metros y una lámpara con diámetro de 8cm a una distancia de 1.5 metros, los valores de la LDR fueron los siguientes:
El valor de Vin- (pin3) deberá ser cambiante según los 2.5V que corresponde a Vin+(pin2), al realizar las pruebas finales y aplicando la fórmula del divisor de voltaje:
Se realizó variación al potenciómetro a un valor de 5K debido al tipo de ambiente en donde se encontraba el robot, por esa razón se implementa un potenciómetro de precisión, dependiendo del ambiente e incidencia de luz será el valor del potenciómetro. El lugar de prueba fue con poca iluminación de ambiente.