Utilizando un par Tx y Rx por infrarrojos, un transistor MOSFET y un circuito integrado del tipo PLL, proponemos el armado de este circuito que, por su reducido tamaño y fácil montaje, puede ser utilizado en sistemas de robótica. El circuito es capaz de detectar un objeto debido a la captación de una señal infrarroja que emite el propio dispo- sitivo y que rebota en dicho objeto.
Es importante decir que todos los transistores son sensibles a la luz, pero los fototransitores están diseñados para aprovechar esta caracterís- tica. Existen transistores FET (de efecto de campo), que son muy sensibles a la luz, pero encontramos que la mayoría de los fototransisto- res consisten en una unión npn con una región de base amplia y expuesta, como se muestra en la figura 19.
Un fototransistor es una combinación inte- grada de fotodiodo y transistor bipolar NPN (sen- sible a la luz) donde la base recibe la radiación óptica.
El funcionamiento de un fototransistor es el siguiente: al exponer el fototransistor a la luz, los fotones entran en contacto con la base del mismo, generando huecos y con ello una
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Figura 19 - Esquema de un fototransistor.
corriente de base que hace que el transistor entre en la región activa, y se presente una corriente de colector a emisor. Es decir, los fotones en este caso, reemplazan la corriente de base que nor- malmente se aplica eléctricamente. Es por este motivo que a menudo el terminal correspondiente a la base está ausente del transistor. La caracte- rística más sobresaliente de un fototransistor es que permite detectar luz y amplificar mediante el uso de un sólo dispositivo.
Los fototransistores se construyen con silicio o germanio, similarmente a cualquier tipo de tran- sistor bipolar. Existen fototransistores NPN como PNP. Debido a que la radiación es la que dispara la base del transistor, y no una corriente aplicada eléctricamente, usualmente el terminal corres- pondiente a la base no se incluye en el fototran- sistor. El método de construcción es el denomi- nado “de difusión” que básicamente consiste en que se utiliza silicio o germanio, así como gases que actúan como impurezas o dopantes.
Por medio de la difusión, los gases dopantes penetran la superficie sólida del silicio. Encima de una superficie sobre la cual ya ha ocurrido la difu- sión, se pueden realizar difusiones posteriores, creando capas de dopantes en el material. La parte exterior del fototransistor está hecha de un
material llamado epoxy, que es una resina que permite el ingreso de radiación hacia la base del transistor.
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Colección “Club Saber Electrónica”
Capítulo 4
Figura 20 - Circuito eléctrico del detector de presencia.
Lista de materiales del circuito de la figura 20 IC1 - LM567 - Circuito integrado.
D1 - CQX46 - Diodo infrarrojo.
D2 - Diodo led de salida indicador de proximidad. Q1 - BPW42 - Fototransistor.
Q2 - BC558 - Transistor PNP de uso general. Q3 - 2N2222A - Transistor NPN de uso general. R1 - 1kΩ R2 - 10kΩ R3 - 1kΩ R4 - 10kΩ R5 - 10kΩ R6 - 10kΩ C1 - 100nF - Cerámico. C2 - 100nF - Cerámico.
C3 - 2,2µF - Electrólítico de baja tensión. C4 - 1µF - Electrolítico de baja tensión. Varios:
Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, conector para batería, lentes (ver texto), cables, estaño, etc.
Los usos del circuito que proponemos son de lo más variados, desde colocarlo en la puerta de casa para evitar que gente se pare frente a ella sin necesidad, hasta colocarlo en la parte trasera y delantera de un auto para prevenir a otros con- ductores cuando se acercan demasiado al esta- cionar.
El circuito se muestra en la figura 20 y su fun- cionamiento se basa en emitir una ráfaga de señales luminosas infrarrojas las cuales al rebotar contra un objeto cercano se reciben por otro com- ponente. Al ser recibidas, el sistema detecta la proximidad de un objeto, con lo cual se acciona la salida.
El circuito integrado LM567 es un detector de
tonos limitador de tensión que posee interna- mente un PLL (Phase Locked Loop) y un detector de fase en cuadratura el cual responde con un nivel lógico bajo cuando la señal de entrada al integrado coincide con la frecuencia central de enganche del PLL. En la figura 21 podemos observar una apliación típica del LM567 como decodificador de tono.
Volviendo a nuestro detector, tanto el foto- diodo como el fototransistor deberán estar situa- dos con unidades de enfoque adecuadas para mejorar el alcance. Estos componentes deben estar apareados, es decir, tienen que trabajar a la misma frecuencia y pueden ser de cualquier tipo que Ud. consiga. Con simples reflectores de LED's se pueden obtener alcances del orden de 2 metros. Con lentes convexas se pueden cubrir
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Figura 21 - Decodificador de tono con LM567.
Figura 22 - Circuito impreso del detector de proximidad.
distancias de cinco metros. Es conveniente sacri- ficar algo de rango pero colocar filtros UV y SUN- LIGHT los cuales no dejan entrar al fototransistor (elemento receptor) los rayos del sol, de manera de tener buena sensibilidad en el sistema. La ali- mentación de este circuito debe ser de 9 volt. Para accionar circuitos externos bastará con reemplazar el LED y la resistencia de 470Ω por un relé del tipo para circuitos impresos (con el diodo de protección). Vea en la figura 22 una sugerencia para la placa de circuito impreso.