Muchas cosas interesantes se pueden hacer con un fotómetro (aparato que mide la intensidad de la luz), por ejemplo, la comparación de la tonalidad de las tintas, la medida del grado de iluminación de una habitación, la verificación de la transparencia de un cristal o hoja de papel, etc. Se trata, por lo tanto, de un montaje que sirve para el laboratorio de física, siendo sugerida para ferias de ciencias o como trabajo escolar.
Como se mencionó en la introducción, un fotómetro para medir la intensidad de la luz, puede tener utilidades diversas, tanto en el taller, como en el hogar y, incluso, en el laboratorio de física, química o biología.
Si el lector forma parte de un club de ciencias que, además de la electrónica, realiza experiencias en los sectores de la física, química y biología, se trata de un proyecto que puede ser de gran utilidad. Entre los posibles usos para este fotómetro, citamos:
Medida de la luz ambiental para ayudar en la elección de la apertura y la velocidad de operación de una cámara
Medida de la luz que incide en las plantas en el laboratorio de biología en el seguimiento de las experiencias que involucran fotosíntesis
Comparación de tonalidad de las tintas
Comparación y medida de transparencia de objetos, como vidrios, soluciones, hojas de papel.
El montaje de este aparato, como el lector verá, es muy simple en vista de los pocos componentes que se utilizan.
La alimentación se realiza con dos pilas pequeñas comunes, que tendrán una durabilidad muy grande en vista del bajo consumo.
Como funciona
El elemento básico de este circuito y un LDR (Foto-resistor), que es un componente cuya resistencia depende de la intensidad de la luz que incide sobre una superficie sensible de sulfuro de cadmio. Cuando la intensidad de la luz aumenta, se liberan portadores de cargas eléctricas que hacen que su resistencia disminuye.
Podemos decir que en la oscuridad, la resistencia es del orden de 1.000.000 de ohms en un LDR común, cayendo a menos de 1 000 ohms (1000 veces menos!) Cuando está expuesto a una fuente de luz de gran alcance, como la luz del día o bajo una lámpara potente.
Bastará entonces conectar el LDR a una batería ya un instrumento que indique la corriente para que tengamos una configuración básica de fotómetro.
La batería suministra la energía al instrumento y la corriente circulante, acusada por el instrumento, dependerá justamente de la resistencia presentada por el LDR, la cual es función de la luz. Así, tenemos una relación directa entre la cantidad de luz que incide en el LDR y la corriente acusada por el instrumento.
En el circuito final, utilizamos dos componentes adicionales: una resistencia para limitar la corriente en el instrumento, evitando así que la corriente excesiva, en caso de iluminación máxima, lo dañe y un trimpot para ajustar la escala del instrumento (mayor o menor sensibilidad) la aplicación dada.
Una eventual escala en función de unidades fotométricas puede ser hecha con la utilización de un fotómetro estándar.
Montaje
En la figura 1 tenemos el diagrama completo del simple fotómetro.
En la figura 2, tenemos la disposición de los componentes en una barra de terminales.
Por supuesto, usando una caja como se muestra en la figura 3, el puente se fijará en su interior y sólo habrá 3 componentes externos: el LDR, que debe colocarse en un tubo opaco para no recibir luz lateral, el instrumento y el interruptor general S1 .
Los siguientes son los cuidados que el lector debe tomar con el montaje y la obtención de los componentes:
a) El primer componente que se va a analizar y el LDR. Si bien hay varios tipos a disposición, si el lector tiene suerte, puede conseguir uno de gracia en un viejo televisor con control automático de brillo que esté abandonado. Este componente se encuentra en el panel. El tipo redondo es el más indicado para el diseño y será conectado al puente a través de dos hilos.
b) El instrumento M1 es un VU-meter común que puede ser de cualquier tamaño, siempre que tenga una bobina de 0 a 200 uA. Los tipos de 0-1 mA (menos sensibles) también se pueden utilizar, pero P1 debe reducirse a 22 k y R1 a 2k2.
Después de encender el aparato, el puntero del M1 puede tender a moverse hacia la izquierda. Si esto ocurre, es sólo invertir sus hilos de conexión.
c) P1 es un trimpot de 47k, pero valores como 100 k también sirven, obteniéndose menor sensibilidad. Si lo desea, el reproductor puede utilizar un potenciómetro de mismo valor en el panel, con la posibilidad de cambiar la sensibilidad del aparato más fácilmente.
d) El resistor R1 es de 10 k, pero valores cercanos, como 8k2 o incluso 6k8, pueden ser usados sin problemas, y puede ser de 1/8 o ¼ W con cualquier tolerancia.
e) El interruptor S1 es del tipo que el lector juzga conveniente, y para las dos pilas pequeñas se debe utilizar un soporte apropiado.
Terminando el montaje, la prueba de funcionamiento es simple.
Prueba y uso
Coloque las pilas en el soporte y accione S1. Si la aguja del instrumento tiende a la izquierda, invierte sus conexiones.
Apuntando el LDR a cualquier fuente de luz, la aguja del instrumento tenderá al máximo, dependiendo del ajuste de P1.
Comprobado el funcionamiento, se puede utilizar.
El ajuste de P1 depende de las intensidades de luz con que vamos a trabajar, debiéndose evitar que el puntero vaya más allá del máximo.
En la figura 4, damos los diferentes procedimientos para el uso del fotómetro.
En (a), tenemos la medida directa de una intensidad de fuente de luz.
En (b), tenemos el procedimiento para medir la luz reflejada por un objeto, en una comparación de tonalidad, por ejemplo.
En (c), tenemos una medida de transparencia de una hoja de papel o de una chapa de vidrio.
Si la aguja no alcanza el final de la escala con las pilas buenas y con el trimpot en el máximo, reduzca el valor de R1 a 4k7 inicialmente y después, si aún así no consigue el máximo, para 2k2.
LDR - LDR redondo común
M1 - VU-meter de 0-200 uA
B1 - 3 V - 2 pilas pequeñas
P1 - 47K - trimpot
R1 - 10 K x 1/8 W - resistor (marrón, negro, naranja)
S1 - Interruptor simple
Varios: puente de terminales, caja para montaje, tubo opaco de cartón o PVC para el LDR, soporte para dos pilas pequeñas, hilos, soldadura, etc.