Sensores de Intensidad Lumínica: Características, Usos y Guía de Integración con Arduino

Sensor de intensidad lumínica

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¿Necesita medir una distancia relativa desde su fuente de luz? ¿O necesita un dispositivo eficiente para medir el brillo de su fuente de luz? Entonces, necesita un sensor de intensidad lumínica.

¿Qué es? ¿Cómo funciona? No se preocupe, este artículo le dará un desglose del dispositivo destacando las características, aplicaciones y más.

¡Prosigamos!

¿Qué es un Sensor de Intensidad Lumínica?

El sensor de intensidad lumínica es un dispositivo que funciona como un velocímetro. Es decir, funciona detectando luz. Pero la luz no es sencilla. Así, el sensor de intensidad lumínica mide la luz basándose en el tamaño de un colector. Algunos ejemplos de colectores son cargadores solares para teléfonos, arrays solares de vertederos, etc.

Con eso en mente, es crucial conocer las unidades que el sensor de intensidad lumínica mide para entender el dispositivo.

Unidades del Sensor de Intensidad Lumínica

Lumen

Esta unidad mide el flujo luminoso completo de una bombilla. Así, un lumen es el producto de la intensidad luminosa (medida en candelas) y el ángulo que el haz llena (medido en estereorradianes).

Por ejemplo, si tiene una bombilla que produce luz visible en diferentes direcciones con una intensidad luminosa de 20 candelas, su flujo luminoso será de 251 lúmenes.

Y esto se aplica si multiplica la intensidad luminosa por los 4π estereorradianes completos. Por lo tanto, independientemente de la concentración o reflexión de la luz, esta bombilla generará 251 lúmenes de flujo luminoso.

Candela

Esta unidad muestra la fuerza de la luz para el ojo humano. De hecho, la unidad usa la fórmula oficial SI que mide la longitud de onda de la luz en un haz. Pero, depende en gran medida de su sensibilidad al ojo humano.

Curiosamente, la candela no es ideal para comparar linternas y bombillas.

Además, la intensidad del haz depende de la concentración de salida en una dirección específica y la salida de la bombilla. Por lo tanto, necesita un lumen para medir con precisión el rango de medición de la salida de una bombilla.

Lux

Esta unidad mide el flujo luminoso por cada unidad de área. Por lo tanto, lux representa un lumen por cada metro cuadrado. También, la unidad es útil para medir la intensidad de luz que pasa a través de una superficie. En otras palabras, lux es la cantidad total de luz que golpea una superficie específica.

¿Cómo Funcionan los Sensores de Intensidad Lumínica?

Los sensores de intensidad lumínica funcionan midiendo la iluminancia usando diferentes dispositivos como:

Fotorresistencia (LDR)

La fotorresistencia es un dispositivo que cambia la resistencia cuando cambia el brillo de la luz. Por lo tanto, puede usarlo para determinar cuándo la luz está encendida o apagada. Alternativamente, puede usar el dispositivo para comparar niveles de luz. Además, juegan un papel esencial en el sensor de intensidad lumínica.

Fotodiodo

Ocasionalmente, los sensores de intensidad lumínica usan el fotodiodo para medir la iluminancia. Típicamente, los fotodiodos usan el efecto fotoeléctrico interno del dispositivo. Es decir, los electrones se sueltan cuando un haz de luz golpea. Como resultado, fluirá energía eléctrica. Por lo tanto, puede medir la corriente para que regrese la iluminancia de la luz. Así, un excelente ejemplo de dispositivos que funcionan como sensores de intensidad lumínica de fotodiodo son los paneles solares.

Fototransistores

En verdad, este sensor de intensidad lumínica funciona como un fotodiodo y amplificación. Como resultado de la amplificación, los fototransistores tienen mayor sensibilidad a la luz. Pero no son ideales para detección de bajos niveles de luz como los fotodiodos.

Características de un Sensor de Intensidad Lumínica

• Excelente estabilidad
• Las interfaces de salida con voltaje y RS485
• Tiene un amplio rango de medición
• El sensor tiene clasificación IP66
• Viene con TVS/ESD integrado

Aplicaciones del Sensor de Intensidad Lumínica

Aquí están las diferentes aplicaciones donde puede usar sensores de intensidad lumínica.

1. Seguridad

Para seguridad, los sensores se combinan con láseres para crear ciertos haces invisibles como barreras de seguridad.

2. Automóviles

En autos nuevos, algunos sensores ayudan a que las luces delanteras se enciendan automáticamente.

3. Electrónica de Consumo

Los sensores de luz ayudan a aumentar el brillo de la pantalla de teléfonos móviles en áreas oscuras.

4. Alumbrado Público

Por la noche, los sensores de luz en el alumbrado público se encienden cuando detectan peatones o automovilistas pasando.

5. Médico

Puede encontrar sensores de intensidad lumínica en oxímetros de pulso y monitores cardíacos.

6. Horticultura

Los sensores de intensidad lumínica trabajan con sistemas de riego usados en horticultura. Detectan la luz solar y activan los aspersores para funcionar, manteniendo los árboles y plantas bien hidratados.

7. Solar

Los sensores de luz ayudan a detectar los rayos del sol y alinear los paneles solares para obtener lo mejor de la energía solar.

Cómo Construir el Sensor de Intensidad Lumínica usando Arduino

Para ejecutar correctamente este proyecto, necesitará combinar la entrada analógica de Arduino con una fotorresistencia. Luego, puede usar la función analogRead() para medir y leer los valores de Arduino. Después, programe el pin 3 LOW o HIGH para apagar o encender las luces LED.

Curiosamente, el valor umbral para Arduino es usualmente 150. Por lo tanto, Arduino controla las luces LED para que se apaguen cuando el valor analógico lee por debajo de 150. Pero, si el valor analógico de Arduino lee por encima de 150, las luces LED se encienden automáticamente.

¿Qué Herramientas se Requieren para Configurar las Luces LED Arduino?

Aquí están los materiales necesarios para ejecutar este proyecto.

• LED (2)

• Resistencia 1K Ohm (1)

• Resistencias 470 Ohm (2)
• Placa Arduino (1)

• Cables de conexión (jumper wires)

• Protoboard (1)

• Fotorresistencia (1)

Fotorresistencia para detectar intensidad lumínica

Cómo Cablear la Configuración en 8 Pasos

Diagrama de circuito Arduino intensidad lumínica

Fuente de la imagen: Arduino.cc

1. Primero, una el primer terminal de los dos LDR a 5 voltios. Luego, combine el segundo terminal LDR a GND en la placa a través de la resistencia de 1K Ohm.
2. Una el pin analógico A1 al extremo de un cable jumper. Luego, conecte el otro extremo del cable jumper al terminal no conectado a tierra de la resistencia de 1K.
3. Luego, vincule los LEDs en un camino correspondiente a través de la resistencia de 470 ohm, mientras conecta a tierra los terminales negativos, como se ve en el diagrama anterior.
4. Combine los terminales positivos del LED con el pin 3 a través de la segunda resistencia de 47 ohm.
5. Luego, una el pin GND del Arduino a los terminales conectados a tierra.
6. Haga funcionar el Arduino conectándolo a través del cable USB de Arduino.
7. Luego, use el software Arduino IDE para cargar el programa del Arduino a un sistema.
8. Finalmente, suministre energía a su placa Arduino a través de un cable USB o fuente de batería.

Cómo Probar si su Sensor de Intensidad Lumínica Arduino Funciona

Primero, asegúrese de que su habitación esté oscura porque los LEDs no funcionarán si la habitación está brillante o iluminada. Luego, use su mano para cubrir la fotorresistencia y confirme si el LED se enciende. Después, descubra la fotorresistencia y confirme si el LED se apaga.

Aquí hay una imagen del código Arduino requerido para ejecutar el proyecto.

Código Arduino

Fuente de la imagen: Arduino.cc

En Resumen

Con la información detallada en este artículo sobre sensores de intensidad lumínica, debería tener información completa sobre el tema. Además, puede seguir los pasos y usar las herramientas requeridas para construir su sensor de luz Arduino.

¿Aún le resulta difícil construir sus sensores de luz Arduino? Estamos dispuestos a ayudarle. Siéntase libre de contactarnos hoy.