Realizando experimentos com LM358

2024년 6월 1일 Roberto Magalhães

Neste projeto é feito um circuito que pode ligue o dispositivo quando a luz incidir sobre ele. Para isso usarei o IC LM358 que é um amplificador operacional. Fiz o circuito com LDR e mais alguns componentes. Mas quando troco o LDR por fotodiodo, fototransistor e transistor (L14F1) meu circuito funciona bem sem alterar nenhum outro componente. Antes de entender o circuito que desenvolvi, primeiro vamos dar uma olhada nos componentes utilizados no circuito.

1. CI LM358– O LM358 consiste em dois amplificadores operacionais independentes de alto ganho em um único pacote. Uma característica importante deste IC é que não necessitamos de fonte de alimentação independente para o funcionamento de cada comparador em uma ampla gama de fontes de alimentação. O LM358 pode ser usado como amplificador transdutor, bloco de ganho DC, etc. Possui grande ganho de tensão DC de 100dB. Este IC pode ser operado em uma ampla faixa de fontes de alimentação de 3V a 32V para fonte de alimentação única ou de ± 1,5 V a ± 16 V para fonte de alimentação dupla e também suporta grande oscilação de tensão de saída.

A configuração dos pinos do IC é mostrada abaixo-

Na figura acima você pode ver que o amplificador operacional possui duas entradas e uma saída em um LM358 independente. As entradas estão nos pinos 2 (pino negativo) e 3 (pino positivo), o pino positivo é usado para feedback positivo e o pino negativo é usado para feedback negativo. Em condições ideais, quando nenhum feedback é aplicado, o ganho do amplificador operacional deve ser infinito. Quando a tensão no pino 2 for maior que a tensão no pino 3, a saída aumentará em direção à tensão máxima positiva e um ligeiro aumento no pino negativo em comparação com o pino positivo diminuirá a saída em direção ao máximo negativo. Este recurso do amplificador operacional o torna adequado para fins de detecção de nível.

2. LDR– LDR é um dispositivo cuja sensibilidade depende da intensidade da luz que incide sobre ele. A resistência do LDR diminui quando a intensidade da luz que incide sobre ele aumenta e vice-versa (a resistência aumenta quando a intensidade da luz que incide sobre ele diminui). No escuro ou na ausência de luz, o LDR apresenta uma resistência na faixa de mega ohms, que diminui para algumas centenas de ohms na presença de luz forte.

Teste de LDR

Você pode verificar o LDR com a ajuda de um multímetro. Mantenha seu multímetro na região de medição de ohms ou resistores. Ao cobrir o LDR sua resistência será muito alta e ao colocá-lo na luz ela diminui. Este fenômeno indica que o LDR está funcionando corretamente. Estamos utilizando esta propriedade do LDR para agir se seu LDR está funcionando corretamente. Um sensor, uma vez que uma queda de tensão variável pode ser obtida com luz variável.

3. Foto-diodo– Os fotodiodos convertem a luz em corrente ou tensão dependendo do seu modo de operação. É uma junção PN ou estrutura PIN. Quando um fóton com energia suficiente atinge o diodo, ele cria um elétron livre e uma lacuna. Agora os buracos se movem em direção ao ânodo e os elétrons em direção ao cátodo e uma fotocorrente é criada.

Teste de Fotodiodo

Você pode verificar isso com a ajuda de um multímetro. Coloque seu multímetro na faixa de mV. Agora coloque o fio do multímetro nos fios do fotodiodo. Faça a leitura tanto no escuro quanto na presença de luz. Ele mostra deflexão na leitura no claro e no escuro (no escuro a leitura será maior) do que o seu fotodiodo está funcionando bem.

4. Fototransistor-O fototransistor é um sensor de luz semelhante ao transistor básico, mas possui uma tampa transparente. Os fototransistores fornecem uma sensibilidade muito melhor do que o fotodiodo. O fototransistor possui uma região de base maior que o coletor em comparação com outro transistor. Eles são feitos pelo método de difusão ou implantação de ferro. O fototransistor funciona na região ativa. Geralmente sua base fica aberta para sentir a luz incidindo sobre ela. Quando a luz incide sobre sua base, o par de buracos de elétrons é gerado. Este fenômeno ocorre principalmente na junção do coletor de base com polarização reversa, devido ao movimento do par de buracos de elétrons do campo elétrico e fornecer a corrente de base, fazendo com que o elétron seja injetado no emissor.

Teste de fototransistor

Você pode verificar o fototransistor com a ajuda de um multímetro. Defina seu multímetro na região de medição de resistência e coloque os cabos do multímetro no coletor e no emissor. Agora lance um pouco de luz no fototransistor e remova a luz. Você pode ver que a deflexão na leitura do multímetro na leitura clara é pequena em comparação com a escura. Se esse fenômeno estiver ocorrendo, você pode dizer que seu fototransistor está bom. Você também pode usar o transistor L14F1 no lugar do fototransistor e o processo de verificação é semelhante ao que verificamos o fototransistor.

É sempre uma boa prática verificar os componentes antes de usá-los.

Aplicação de circuitos

– O circuito que fiz pode ser usado como sensor escuro ou sensor de luz com muito poucas modificações. Portanto, você o usa comocircuitos de segurança como em alarme de intrusão, alarme matinal, olho mágico, alarme de bagagem ou acenderá a luz na escuridão ou apagará a luz pela manhã, etc., de acordo com sua aplicação.

– No diagrama do circuito usei um LED para mostrar a saída. Você também pode usar o relé no lugar do LED para conectar a campainha ou qualquer componente externo, como lâmpada, campainha, etc.

Funcionamento do circuito

O funcionamento dos circuitos é muito simples, pois sabemos que o LM358 compara a tensão aplicada no pino de entrada e fornece a saída. O nível de tensão que queremos detectar é aplicado em qualquer um dos pinos de entrada e a tensão a ser detectada é aplicada no outro pino. Para circuitos de sensores escuros, aplicamos tensão no pino negativo e a tensão a ser detectada é aplicada no pino positivo. Sempre que a tensão de entrada aplicada no pino positivo devido à luz que incide no LDR, o fotodiodo e o fototransistor sobem ligeiramente acima da tensão no pino negativo, a saída aumenta repentinamente para o máximo positivo e permanece positiva até que a tensão de entrada caia abaixo do nível a ser detectado. O transistor T1 é usado para amplificar os sinais para acionar o LED e o resistor R1 é usado como limitador de corrente para proteger o LED e para o circuito do sensor de luz, apenas o inverso do fenômeno acima está ocorrendo. Basta trocar o LDR com fotodiodo e fototransistor e ver que o circuito está funcionando corretamente e a sensibilidade do circuito também aumenta. Você também pode conectar diferentes componentes e dispositivos na saída, então tente conectar seu próprio dispositivo e veja a saída.