Qué sensor es necesario para controlar el encendido de una farola cuando anochece

Qué sensor es necesario para controlar el encendido de una farola cuando se hace noche

¿Alguna vez se ha preguntado cómo las luces de la calle "saben" encenderse cuando oscurece y apagarse durante el día, o cómo una puerta automática "sabe" abrirse cuando camina cerca y cierra después de pasar? ¿Has pensado en cómo un aire acondicionado "sabe" cuando una habitación está lo suficientemente fría y apaga su compresor, o cómo un calentador de agua "sabe" apagarse para evitar que el agua hierva? Todo esto y muchos más son las maravillas del control automático. Como verá en este módulo, los controles automáticos no solo son convenientes sino que también ahorran energía. Miremos más de cerca.


luces de la calle

Las luces de la calle están diseñadas para encenderse automáticamente cuando está oscuro y apagarse cuando hay luz para ahorrar energía. ¿Cómo perciben las luces de la calle la oscuridad y la luz del día? Un dispositivo común utilizado se llama resistencia dependiente de la luz (LDR). Es una resistencia con resistencia que cambia según la cantidad de luz que cae sobre ella. Cuando el LDR está en la oscuridad, su resistencia es muy grande, típicamente en el rango M. Cuando está bajo luz brillante, su resistencia está en el krango. Un circuito que hace uso de este cambio en la resistencia en diferentes condiciones de luz puede encender y apagar las luces automáticamente durante el día y la noche, respectivamente. El LDR para alumbrado público debe colocarse de tal manera que otras fuentes de luz no brillen en el LDR. También es necesario un retraso de tiempo en el circuito de conmutación para que períodos cortos de oscuridad (por ejemplo, cuando un pájaro vuela sobre el LDR durante el día) o períodos cortos de brillo (por ejemplo, cuando los faros de un automóvil brillan en el LDR durante la noche) no encenderá ni apagará las luces.


Calentadores de agua, hornos, refrigeradores, aires acondicionados.

Hay muchos electrodomésticos, como calentadores de agua, refrigeradores y aires acondicionados que están diseñados para encenderse o apagarse automáticamente una vez que se alcanza una temperatura preestablecida. Esto evita el funcionamiento continuo de los dispositivos y el consumo excesivo de electricidad.

Algunos dispositivos de control automático funcionan al detectar el cambio de temperatura y romper o completar un circuito en consecuencia. Estos dispositivos se usan comúnmente en aparatos eléctricos como se demuestra en las siguientes secciones:


Tiras bimetálicas

El principio detrás de una tira bimetálica es que diferentes metales se expanden en diferentes grados con los cambios de temperatura. Al combinar dos metales diferentes uno encima del otro en una tira, se forma una tira bimetálica. A medida que los dos metales se expanden o contraen de manera diferente bajo el mismo cambio de temperatura, la tira se dobla. Luego se puede usar para encender o apagar un circuito a ciertas temperaturas. Las tiras bimetálicas se encuentran a menudo en hornos. La estructura típica de este tipo de control se muestra en la figura 5.


El dispositivo que se muestra en la Fig. 5 es típico de los utilizados en hornos. El metal superior (azul) se expande más cuando se calienta y se contrae más cuando se enfría que el metal inferior. Por lo tanto, cuando la temperatura dentro del horno cae por debajo de cierto punto, la tira bimetálica se dobla hacia arriba lo suficiente como para completar el circuito, encendiendo el elemento calefactor. En un refrigerador, se usa la configuración inversa. Cuando la temperatura dentro del refrigerador aumenta, la tira bimetálica se dobla para encender el compresor que inicia el ciclo de enfriamiento.


Termistores


Un termistor cambia su resistencia de acuerdo con la temperatura. A diferencia del metal, la resistencia de un termistor generalmente disminuye al aumentar la temperatura. Un termistor típico tiene una resistencia de unos pocos cientos de ohmios a temperatura ambiente. Esto disminuye continuamente a menos de cien ohmios a 100 o C. En una caldera de agua doméstica controlada electrónicamente, por ejemplo, un procesador o circuito mide la resistencia del termistor. Cuando se alcanza una resistencia que indica una temperatura particular, los elementos calefactores se encienden o apagan.

Los termistores hacen uso de semiconductores para lograr los cambios de resistencia. Muchos termistores están hechos de una bobina delgada de material semiconductor, como un óxido de metal sinterizado. El material tiene la propiedad de que, a medida que aumenta la temperatura, más electrones en el material se excitan y pueden moverse para conducir electricidad. A medida que hay más portadores de carga disponibles para la conducción, la resistencia del material disminuye al aumentar la temperatura.


Controladores de temperatura modernos.

 Cuando la temperatura medida (22 o C) se acerca a un cierto valor (42 o C), la salida de energía eléctrica al enchufe se reducirá automáticamente.
Los controladores de temperatura modernos utilizan termopares para medir el cambio detallado de temperatura del objeto que se está monitoreando. El termopar convierte los datos de temperatura en señales eléctricas. Los componentes electrónicos en el controlador usan esta información para deducir futuros cambios de temperatura y controlar la salida de energía a un aparato (por ejemplo, calentador o aire acondicionado) en consecuencia para mantener la temperatura del objeto dentro de un rango preestablecido. Los usuarios pueden preestablecer fácilmente el rango de temperatura según sus necesidades.

Los termopares utilizados en los controladores de temperatura generalmente consisten en dos cables de metal / aleación diferentes unidos entre sí (por ejemplo, por soldadura) en un extremo. El extremo adjunto es para medir la temperatura y se llama unión caliente. El otro extremo del termopar está conectado a un dispositivo de medición de voltaje y se llama unión fría. Cuando la temperatura de las dos uniones es diferente, aparecerá una diferencia potencial entre los dos materiales diferentes. La diferencia de potencial es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperatura entre las dos uniones. Este fenómeno se llama efecto Seebeck. Los termopares son generalmente muy duraderos, se pueden colocar en espacios reducidos y pueden medir altas temperaturas, lo que los convierte en termómetros muy versátiles.


Sensores de movimiento para luces y escaleras mecánicas.

Sensores de movimiento infrarrojos para control de iluminación.

Los sensores de movimiento infrarrojos se usan comúnmente para encender las luces automáticamente cuando se detecta la presencia de personas. Esto ahorra energía al tiempo que proporciona una iluminación adecuada cuando es necesario. Este control es especialmente útil para pasillos o habitaciones que no se usan con frecuencia.

Generalmente se usan sensores de movimiento de tipo pasivo. Aquí "pasivo" significa que son sensibles a la radiación infrarroja emitida por los objetos que se detectan (por ejemplo, el cuerpo humano), pero no tienen una fuente activa para emitir radiación infrarroja.


¿Cuál es la estructura de estos sensores de movimiento infrarrojos y cómo funcionan? Mire la fotografía del sensor de movimiento infrarrojo. La superficie curva en la parte delantera es un tipo especial de lente llamada lente Fresnel que enfoca la radiación infrarroja en el dispositivo de detección infrarroja, un sensor piroeléctrico, dentro. La lente Fresnel está hecha de un material transparente a la radiación infrarroja, especialmente el rango de radiación infrarroja emitida por el cuerpo humano, pero no la luz visible.

Los sensores piroeléctricos están formados por un material piroeléctrico que produce voltaje cuando hay un cambio de temperatura. Cuando una persona pasa, por ejemplo, hay un cambio en la cantidad de radiación infrarroja que llega a los sensores piroeléctricos, lo que a su vez provoca un cambio en la temperatura y produce un voltaje. El voltaje generado se puede utilizar para el control de la iluminación.


Sensor de movimiento para escaleras mecánicas

Para el control de escaleras mecánicas, se utilizan sensores de movimiento infrarrojos de tipo activo que emiten un haz de radiación infrarroja a través de la entrada de las escaleras mecánicas. Por lo general, tanto la fuente del haz infrarrojo (llamado transmisor) como el detector infrarrojo están en el mismo lado mientras que un reflector está en el lado opuesto. Cuando una persona se interpone entre el transmisor y el reflector, el haz de infrarrojos se interrumpe y la escalera mecánica se enciende. Cuando la trayectoria del haz se restablece durante un cierto período de tiempo, la escalera mecánica se apaga y, por lo tanto, se ahorra energía sin afectar el servicio.

La siguiente animación muestra el funcionamiento de algunos controles automáticos.