Projeto Fotocélula

Douglas Zanchettin Dutra e Júlio Dall Agnol [e-mail]

Ftec – Faculdade de Tecnologia - Rua Gustavo Ramos Sehbe, 107 - Bairro Cinquentenário - Caxias do Sul - RS

Resumo  Este artigo descreve o funcionamento de uma Fotocélula e as características de cada componente assim como dimensiona-los para seu melhor funcionamento.

Palavras-chaves  Fotocélula, Diodo, Capacitor, Resistor, Circuito Integrado, Transistor, Rele, foto resistor.

I. INTRODUÇÃO

O sensor fotoelétrico ou fotocélula é encontrado em muitas aplicações. Como por exemplo, sistemas de segurança, controle, máquinas industriais, equipamentos médicos e eletrônica embarcada. Nesse artigo descrevemos o funcionamento do sensor e componentes com suas principais características.

O sensor fotoelétrico converte um sinal luminoso (na presença de luz ou na ausência de luz) num sinal elétrico que é enviado e processado por um circuito eletroeletrônico.

Sensores que utilizam a luz são muito mais rápidos, não apresentam inércia e não possuem peças móveis que possivelmente desgastariam.

O funcionamento da fotocélula consiste em transformar um sinal luminoso, neste caso na ausência de luz, em sinal elétrico que aciona um rele que fecha o contato ligando um aparelho (uma luz, por exemplo).

Para realizar a montagem do sensor fotoelétrico ou fotocélula são necessários os componentes listados na TABELA I e conforme Fig.2 esquema elétrico a seguir:

TABELA I. COMPONENTES DO SENSOR FOTOELÉTRICO

Número Descrição Quantidade

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14 Capacitor 1000

Diodo 1N4007

Capacitor de 10

Resistor 100K

Resistor 10K

Resistor 1K

Regulador de tensão 7812

Circuito integrado LM741

Transistor BC 337

Rele 12VDC 10ª

Trimpot Multivoltas 10K

Foto resistor LDR

LED 12V

Placa universal 5X10 cm 01

02

01

01

03

02

01

01

01

01

01

01

01

01

Fig. 2. Esquema elétrico.

1. CAPACITOR

Componente passivo, ou seja, não tem meio para gerar energia, mas tem capacidade de armazena-la para fornecer ao circuito.

O capacitor é composto por duas placas metálicas condutoras conectadas a dois terminais isolados por um dielétrico (isolante).

Seu funcionamento consiste em armazenas cargas, ficando com uma das placas carregadas positivamente e outra carregada negativamente. Assim que carregado o capacitor possui um campo elétrico entre as placas e cria-se uma diferença de potencial (ddp) oque é capaz de produzir uma corrente elétrica em um determinado circuito.

A grandeza utilizada para medir a capacidade de um capacitor é a capacitância e a capacidade de armazenamento irá depender das características construtivas e da tensão aplicada.

A equação que define a capacitância de um capacitor de placas planas, idênticas e paralelas é:

C=K*E0*A/d

C=capacitância (Farad, F)

K=constante dielétrica do material que isola as placas (no vácuo=1)

A=área das placas.

d=distância entre as placas.

Os capacitores normalmente são produzidos para utilização em circuitos eletrônicos com capacidade nas ordens de pico Farads (10-9) a mili farads (10-3).

2. DIODO

O diodo é composto pela junção de semicondutores e permite o fluxo de corrente em apenas um sentido (junção de semicondutor P e semicondutor N)

Conceito básico de semicondutores: elementos químicos que apresentam 4 elétrons na última camada de valência, desta forma não é estável então para obter sua estabilidade faz ligações químicas e agrupamentos com uma estrutura cristalina. Exemplos: Silício (S), Germânio (Ge).

3. TRANSISTOR

O transistor controla a intensidade de corrente, possui os seguintes componentes:

• Coletor é onde a intensidade de corrente é controlada.

• Base é o mecanismo controlador.

Os transistores são constituídos de três camadas de material semicondutor tipo P e tipo N, formando duas junções.

Existem dois tipos de combinação o que origina dois tipos de transistores o PNP e o NPN conforme Fig. 1.

Fig. 1. Tipos de transistores.

É