viernes, 20 de julio de 2012

Medidor artesanal de radiación UV

Hace un par de días publicamos un breve artículo referido a la fabricación artesanal de un medidor de radiación ultrvioleta.

Les tenemos noticias: Hemos logrado el diseño de un sistema de muy bajo costo que nos permitirá obtener mediciones bastante aproximadas de la radiación UV del ambiente. Se trata de un sencillo circuito comparador de luz que opera mediante dos foto resistencias.

El circuito funciona de una manera bastante interesante, en realidad el dispositivo que construiremos es un circuito que medirá al unísono la electricidad conducida por  dos sensores, solamente que, en uno de ellos y luego de haber calibrado el instrumento, aplicaremos el correspondiente filtro óptico.

Consideré la posibilidad de conseguir un filtro óptico que permita el paso exclusivo de la radiación UV, hice algunas averiguaciones y no resulta muy fácil de conseguir, sin embargo "se me encendió la bombilla" y consideré que, en vez de adquirir el filtro, podría crear un sistema de medición diferencial, esto es trabajar no por medición directa sino por comparación o diferencia.

El concepto es sencillo, se trata utilizar como filtro el cristal de unas gafas transparentes de uso industrial y mucho más bajo costo que un filtro para fotografía. Para este ptoyecto el filtro no permite el paso exclusivo de la radiación UV sino que hace todo lo contrario,  bloquea el paso de la UV, de modo tal que, al contar con el circuito calibrado para las dos foto resistencias y colocar el cristal (en este caso es policarbonato) encima de una de ellas, la desviación del índice del medidor me estará indicando la cantidad de UV que dejó de pasar, por tanto ya tendremos la medición deseada.

Les estamos dejando una fotografía de las gafas que podrían obrar como bloqueador de radiación UV (este modelo STEELPRO evita el paso del 99.99%), el diagrama electrónico y la lista de componentes.

Lista de componentes:
Fr1 y Fr2 : Dos foto resistencias de uso común.
R1           : Resistencia de 4k7
R2           : Potenciómetro de 47K
Q1          :  Transistor BC548
M1          :  VUMetro común de 200 mA

La calibración del circuito es sencilla, una vez construído el artilugio bastará con colocar juntas las dos foto resistencias y  accionar el potenciómetro R2 hasta lograr que la aguja del medidor se sitúe exactamente a la mitad de su recorrido. Luego se colocará el filtro óptico encima de uno de los sensores y ya tendremos, en la deflexión de la aguja, la medida  UV del ambiente.

Esperamos tu comentario!

No se envejece cuando se deja de pedalear... se deja de pedalear cuando se envejece!

2 comentarios:

  1. I enjoy doing your circuit design, changing the powermeter for an RC in the base of transistor makes the circuit most sensitive and accurate measurements are obtained, I like to discuss with you ¿How to make a LDR works in specified ranges of wavelength?

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  2. Hola Mauricio, tras algunos años de tu comentario recién lo he podido ver (te pido las disculpas del caso por ello) debido a que se encontraba en la carpeta de SPAM que recién descubrí el día de hoy. Sin embargo, como más vale tarde que nunca, paso a responder tus inquietudes: Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por las elasticidades del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.

    Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide en la célula. Cuanta más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV).

    Siendo que estos dispositivos también reacciona ante los UV, lo que hemos hecho es un sencillo comparador lumínico que debe ser previamente calibrado, para hacerlo debemos colocar juntas las dos fotorresistencias y bajo la misma iluminación (lo ideal es luz natural) para luego accionar el potenciómetro R2 del diagrama hasta lograr que la aguja del medidor se sitúe exactamente a la mitad de su recorrido.

    Posteriormente se colocará el filtro óptico (bloqueador de UV) encima de uno de los sensores y ya tendremos, en la variación del recorrido de ladeflexión de la aguja, la cantidad UV del ambiente.

    Dicho de otro modo, el sistema trabaja como si fueran dos ojos, a ambos, en un primer momento, se les expone a la misma iluminación y a la misma vez en ese momento, siendo que los dos elementosd perciben la misma iluminación, mediante el potenciómetro haremos que la aguja del medidor se siúe exactamente en el medio de la escala, es decir 50% de la escala para cada lado de la aguja; ahora bien, al colocar un filtro UV encima de uno de los dos LDRs, llegarán a él todas las longitudes de onda exceptuando las que son bloqueadas por el filtro y ello generará una variación en la deflexión de la aguja en el medidor, ello nos indica la cantidad de UV que dejó de llegar al componente y por tanto, si observamos el otro lado de la escala pues veremos la cantidad de UV que llegó a pasar por el LDR sin filtro.

    En resumen, la manera como consigo que el LDR actúe en determinadas condiciones de onda es una manera indirecta pues uno de ellos trabajará con todas las longitudes de la luz del ambiente y el otro con todas menos aquellas que correspondan a los filtros que le sean colocados. La diferencia en la medición estará señalando la cantidad de UV que dejó de pasar.

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