Sensor de colores_con_ldr

Rúbrica de Evaluación para Reporte de Prácticas y Proyecto Final
Sistemas Optoelectrónicos
Tema: Sensor de colores Número de Equipo: 2
INSTRUCCIONES
V. Max. Criterios a Evaluar
%
Observaciones
3 % Hoja de presentación: Nombre y logo de la universidad,
Nombre de la carrera, Nombre y número de la práctica,
Nombre del profesor, Nombre de los integrantes,
5 % Entregado en tiempo y forma. El alumno entrego su
documento de práctica o proyecto final en el tiempo
establecido por el profesor.
7 % Ortografía: El documento presenta una buena ortografía
y gramática.
20 % Lenguaje. El lenguaje es claro. Las oraciones y frases son
cortas y organizadas en párrafos breves. El texto evidencia
unidad y coherencia. Además, fortalece el documento
dividiéndolo en secciones que abarcan: objetivo, marco
teórico, material y equipo y dentro de las secciones
incluye diagramas, cálculos, simulaciones, mediciones y
tablas.
5 % Desarrollo de la práctica: Se sigue una metodología
explicita y concisa sobre los pasos que se aplicaron al
aplicar los conocimientos.
15 % Pruebas y resultados. El alumno explica y muestra
evidencias de como es el proceso de implementación,
incluye tablas, gráficas, mediciones y diagramas a fin de
ser claro de cómo realiza las pruebas.
30 % Logro del objetivo: Se cumple con el objetivo y/o se
demuestra la hipótesis, incluyendo la fundamentación del
porqué se alcanza el objetivo.
10 % Conclusiones: Son verdaderas, puntuales y contribuyen al
conocimiento.
5 % Referencias bibliográficas: Libros, Revistas, Páginas de
internet y Reportes técnicos (en formato IEEE).
100% Calificación final

EQUIPO 2 SISTEMAS OPTOELECTRÓNICOS
Boulevard Cuauhnáhuac #566, Col. Lomas del Texcal, Jiutepec, Morelos. CP 62550 1
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL
ESTADO DE MORELOS
Ingeniería en Electrónica y
Telecomunicaciones
SISTEMAS OPTOELECTRÓNICOS
ED-01
“Reporte de práctica 1. Sensor de colores”
Profesor (a): M.C. Genaro Jacinto Ixmatlahua Martínez
Alumno(s) Matrícula(s)
Casas Davalos Alan Eduardo
Casas Davalos Jair Alejandro
Emeterio Pérez Paúl
Franco Romero Félix Samuel
CDAO140008
CDJO140011
EPPO143096
FRFO140513
Grado Grupo
9° A
Fecha de entrega: 21 / Septiembre / 2017

REPORTE DE PRÁCTICA 1. SENSOR DE COLORES
OBJETIVO
Implementar un sensor de color mediante el uso de una fotorresistencia, realizando pruebas
previas para entender el funcionamiento de este componente.
INTRODUCCIÓN
Luz es todo aquello que percibimos con los ojos, permite comunicarnos con el entorno.
Antiguamente se llegó a creer que la visión emana de los ojos, los cuales palpan su entorno. La luz
surge de fuentes luminosas y vemos aquella que llega a nuestros ojos después quizás de interaccionar
de manera más o menos compleja con objetos materiales. La luz misma es transparente. Los rayos
luminosos describen líneas rectas y se reflejan formando ángulos iguales al incidente (Euclides,
300AC), como si buscaran la trayectoria más corta (Hero de Alejandría), pero su trayectoria se dobla
al penetrar medios transparentes. Esto permite manipular su trayectoria y fabricar vidrios y espejos
de quemar, y eventualmente, lentes, telescopios y microscopios (Bacon, s. XIII).
Newton empleo esta teoría corpuscular (Griegos) de la luz para explicar algunos fenómenos
experimentales por entonces conocidos como la reflexión y la refracción. Sin embargo, en 1678, un
contemporáneo suyo, el físico y astrónomo Christian Huygens, propuso que la luz podía considerarse
un tipo de movimiento ondulatorio, y fue capaz de explicar las leyes de la reflexión y refracción con
la teoría ondulatoria
Hoy en día se considera que existe una dualidad onda-corpúsculo en lo referente a la
naturaleza de la luz, dualidad que se extiende a todo tipo de ondas y partículas a escala microscópica,
de forma que la luz unas veces se comporta como onda y otras como partícula.
MARCO TEÓRICO
La luz es una forma de radiación electromagnética, llamada energía radiante, capaz de excitar
la retina del ojo humano y producir, en consecuencia, una sensación visual.
La energía radiante fluye en forma de ondas en cualquier medio con una dirección
determinada (propagación rectilínea), y sólo es perceptible cuando interactúa con la materia, que
permite su absorción o su reflejo. Hay entonces un cuerpo emisor de la energía radiante y otro que la
recibe. Esta interacción o transferencia de energía de un cuerpo a otro se denomina radiación.
Físicamente se puede interpretar la luz de 2 maneras, asociadas entre sí (Fig. 1):
 Como una onda electromagnética
 Como un corpúsculo o partícula.
Fig. 1. Luz como onda y partícula.

Características de la luz
 Amplitud (altura de la onda).
 Longitud de onda (comportamiento espacial): λ [nm].
 Velocidad: c [m/seg] es la distancia que recorre la onda en 1 segundo (3*108
).
 Frecuencia (comportamiento temporal): v [Hz], definida por el número de ondas que pasan
en un segundo por un punto fijo. Tiene relación con la longitud de onda, ya que depende de
su tamaño. Se estima en la longitud de onda multiplicada por 1014 ciclos por segundo.
La luz se transmite en el vacío a la velocidad que denominamos “velocidad de la luz”
(299.792,458m/seg, según la teoría de la relatividad de Einstein), comprendiendo diferentes
longitudes de onda y frecuencias. Cuando cambia de medio (aire, agua, vidrio, etc.) cambia su
velocidad y su longitud de onda, permaneciendo constante su frecuencia ([1]).
Se denomina espectro electromagnético (Fig. 2) al ordenamiento de la energía radiante según
la longitud de onda o la frecuencia, dentro de este existe el espectro visible es la porción del espectro
electromagnético percibida por el ojo humano, y comprende las emisiones radiantes de longitud de
onda desde los 400 nm hasta los 700 nm aproximadamente.
Fig. 2. Espectro electromagnético (https://deralaja.wordpress.com/2015/07/03/el-espectro-electromagnetico/).
FOTORRESISTENCIA
La fotorresistencia o LDR (Resistencia Dependiente de Luz) es una resistencia que varía su
valor dependiendo de la cantidad de luz que lo ilumina.
Es fabricado con materiales de estructura cristalina, y utiliza sus propiedades
fotoconductoras. Los cristales utilizados más comunes son: sulfuro de cadmio y seleniuro de cadmio.
El valor de la fotorresistencia (en Ohms) no varía de forma instantánea cuando se pasa de luz a

oscuridad o al contrario, y el tiempo que se dura en este proceso no siempre es igual si se pasa de
oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro.
Los valores de resistencia varían cuando está completamente iluminada y cuando está
totalmente a oscuras, los valores pueden ser de 100 ohmios hasta 30 mega ohmios.
En la figura se muestra una fotorresistencia y su simbología.
Fig. 3. Ejemplo de fotorresistencia.
LUZ DE UN FOCO INCANDESCENTE
Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma de radiación electromagnética. Mientras
más alta sea su temperatura mayor será la energía emitida y la porción del espectro electromagnético
ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena
parte de estas radiaciones caerán en la zona visible del espectro y obtendremos luz.
La producción de luz mediante la incandescencia tiene una ventaja adicional, y es que la luz
emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su
espectro de emisiones es continuo. De esta manera se garantiza una buena reproducción de los colores
de los objetos iluminados.
La temperatura de color hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con
la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente
considerada. Esto se debe a que sus espectros electromagnéticos respectivos tienen una distribución
espectral similar. Conviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de filamento
son diferentes y no tienen por qué coincidir sus valores.
REFLEXIÓN DE LA LUZ
Toda la luz se genera en alguna fuente de energía, pero la mayoría de la que llega a nuestros
ojos proviene de luz reflejada. Alcanza encender una lámpara en una habitación para poder ver todos
los objetos que hay en la misma, y éstos no son fuentes de luz, sino que reflejan la que proviene de la
fuente de luz. Gracias a la reflexión podemos observar la luna, mirarnos en un espejo o enviar
información por fibra óptica.
La reflexión es el cambio de dirección de una onda que al entrar en contacto con la superficie
de separación entre dos medios cambiantes se regresa al punto donde se originó.
ARDUINO
Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open-source) basada
en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está pensado para artistas, diseñadores, como
hobby y para cualquiera interesado en crear objetos o entornos interactivos.
Arduino puede “sentir” el entorno mediante la recepción de entradas desde una variedad de
sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. El
microcontrolador de la placa se programa usando el “Arduino Programming Language” (basado en
Wiring) y el “Arduino Development Environment” (basado en Processing). Los proyectos de Arduino
pueden ser autónomos o se pueden comunicar con software en ejecución en un ordenador.

LED’s
El LED, acrónimo de “Light Emitting Diode”, o diodo emisor de luz de estado sólido (solid
state), constituye un tipo especial de semiconductor, cuya característica principal es convertir en luz
la corriente eléctrica de bajo voltaje que atraviesa su chip.
Desde el punto de vista físico un LED común se presenta como un bulbo miniaturizado,
carente de filamento o de cualquier otro tipo de elemento o material peligroso, con la ventaja sobre
otras tecnologías que no contamina el medio ambiente y que sirve principalmente para dar
indicaciones/señales o para iluminación debido a su poca necesidad de mantenimiento y por su bajo
consumo de energía.
MATERIAL Y EQUIPO
Material Equipo
 Tubo de PVC de 65cm aproximadamente
 5 hojas de diferente color (Filtros).
 Papel cascarón
 Silicón
 Foco incandescente
 Protoboard
 Cable UTP
 1 LDR
 5 LED’s de diferente color
 5 resistencias de 1KΩ
 1 Resistencias de 10KΩ
 Multímetro
 Placa Arduino
 Computadora con Arduino instalado
 Segueta
METODOLOGÍA
1. Medir la variación de resistencia del LDR utilizando el foco incandescente a diferentes
distancias hasta encontrar una donde el valor sea el más estable.
2. Medir las variaciones de resistencia del LDR utilizando los diferentes filtros y a diferentes
distancias, hasta encontrar la medición más estable.
3. Implementar un sensor de color utilizando el foco incandescente, y Arduino, para encender
un LED por cada filtro que se le coloque indicando que color es.
PRUEBAS Y RESULTADOS
Para el cumplimiento correcto de la práctica se realizaron diferentes marcas a lo largo del
tubo a utilizar para poder medir la diferente resistencia obtenida en las distintas distancias.
El foco incandescente quedo dentro del tubo, esto se hizo con la intención de no dejar escapar
la luz que este emite; de igual manera, el LDR quedo adentro del tubo de PVC y cubierto totalmente
para no dejar escapar la luz y que dicho componente recibiera la mayor cantidad de luz del foco
incandescente (Fig. 4). Además al tubo se le aplicó un corte, para dejar entrar los filtros (Fig. 5) y de
esta manera detectar el color.
Fig. 4. Tubo de PVC con el foco incandescente dentro y la ranura para los filtros.

Fig. 5. Filtros utilizados.
En la Tabla 1 se muestran las mediciones obtenidas en 10 marcas establecidas sin la
interferencia de un filtro.
No D (cm) R
0 0 732
1 5.33 642
2 10.66 566
3 15.99 513
4 21.32 454
5 26.65 380
6 31.98 321
7 37.31 261
8 42.64 212
9 47.97 196
10 53.3 134
Total 65
Tabla 1. Resistencia sin filtro.
Graficando estos valores se observa que la gráfica obtenida es similar a la gráfica mostrada
por el data-sheet de una fotorresistencia, esto se puede ver en la Fig. 6.
Fig. 6. Gráfica con respecto a la resistencia obtenida a lo largo del tubo.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Resistencia obtenida

A continuación se procedió a elegir cinco marcas para comenzar con las mediciones
utilizando los filtros de diferentes colores, dichas marcas fueron elegidas para tener una distancia
igual entre ellas pero que estuvieran lo suficientemente alejadas como para que las mediciones no
dieran iguales entre ellas. En la Tabla 2 se muestran estas mediciones con cinco colores diferentes.
No D (cm) R (Blanco) R (Rojo) R (Azul) R (Verde) R (Negro)
1 5.33 1.73E+03 2.26E+03 5.62E+03 12.5 E+03 15.4E+03
2 15.99 2.28E+03 2.42E+03 6.21E+03 13.9 E+03 14.5E+03
3 25.65 2.36E+03 2.80E+03 7.72E+03 15.5 E+03 18.2E+03
4 37.31 2.48E+03 3.08E+03 8.57E+03 19.2 E+03 21.9E+03
5 47.97 2.42E+03 3.00E+03 9.07E+03 24.7 E+03 33.0E+03
Total 2254 2712 7438 85800 103000
Tabla 2. Resistencias obtenidas con filtros de diferentes colores.
Una vez obtenidos estos parámetros se escogió una medida en la que los valores de resistencia
cambien considerablemente para evitar cualquier tipo de problema entre cada ellos, en este caso se
eligió el número dos.
Al haber hecho esto se realizó el código que serviría como programación para el hardware
programable Arduino el cual consiste en leer los datos de voltaje obtenidos en cada filtro y utilizarlos
para que al momento de colocar el filtro pueda reconocer el color. Los voltajes obtenidos se muestran
en la Tabla 3.
V (Solo) V (Blanco) V (Verde) V (Rojo) V (Azul) V (Negro)
4.67 4.09 4.08 3.9 2.85 2.6
Los voltajes a utilizar fueron cambiados en la programación ya que Arduino no los detectaba
como tal, sino que detectaba otros valores, estos valores fueron vistos usando el monitor serie. El
código utilizado se anexa a continuación.
int led1 = 2;
int led2 = 3;
int led3 = 4;
int led4 = 5;
int led5 = 6;
int LDR = 0;
int valorLDR = 0;
void setup()
{
pinMode(led1, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
digitalWrite(led1, LOW);

valorLDR= analogRead(LDR);
Serial.println(valorLDR);
// Encender los leds apropiados de acuerdo al valor de ADC
if(valorLDR > 825 & valorLDR < 940) //Color blanco
{
digitalWrite(led1, HIGH);
}else{
}
if(valorLDR > 790 & valorLDR < 940 & valorLDR < 825) //Color rojo
{
}else{
}
if(valorLDR > 575 & valorLDR < 940 & valorLDR < 825 & valorLDR < 790) //Color azul
{
}else{
}
if(valorLDR > 532 & valorLDR < 940 & valorLDR < 825 & valorLDR < 790 & valorLDR < 575) //Color verde
{
}else{
}
if(valorLDR > 290 & valorLDR < 940 & valorLDR < 825 & valorLDR < 790 & valorLDR < 575 & valorLDR < 532)
{
digitalWrite(led5, HIGH); //Color negro
}else{
}
// Esperar unos milisegundos antes de actualizar
delay(200);
}
El armado del circuito consistió en un divisor de tensión entre la resistencia de 10KΩ y el
LDR, como se muestra en la Fig. 7. La salida del LDR se mandó a una entrada analógica del Arduino
para poder manipularla.
Fig. 7. Diagrama de la conexión del LDR.

El diagrama para la conexión de los LED’s indicadores se muestra en la Fig. 8.
Fig. 8. Diagrama de conexión de los LED’s indicadores.
Una vez terminado el montaje en protoboard, se cargó el programa al Arduino y comenzaron
las pruebas, las cuales fueron correctas, como se muestra en la Fig. 9 a), b), c), d) y e). Ya que al
colocar cada filtro, el LED correspondiente a ese color, se encendía.
a) Prueba de color blanco. b) Prueba del color rojo.
c) Prueba de color azul. d) Prueba del color verde.
R1
1kΩ
LED1LED2 LED3 LED4LED5
R2
1kΩ
R3
1kΩ
R4
1kΩ
R5
1kΩ
ENTRADA_DIGITAL_ARDUINO

Boulevard Cuauhnáhuac #566, Col. Lomas del Texcal, Jiutepec, Morelos. CP 62550
1
0
e) Prueba de color negro.
Fig. 9. Pruebas del sensor de color.
CONCLUSIONES
El LDR puede ser muy eficaz para utilizarse como un sensor en general, ya que como se
observó, conforme a la cantidad de luz que reciba, su valor de resistencia aumenta o disminuye.
Se debe considerar una distancia donde el valor de la resistencia del LDR no varíe mucho,
además de esto considerar la luz del medio ambiente, por eso se recomienda cubrir el LDR y solo
dejar una abertura para la recepción de la luz.
Al utilizarse un foco incandescente, se considera la energía en forma de calor que este
propaga, ya que el incremento de temperatura afecta de manera directa al LDR, haciendo que varíe
mucho su valor de resistencia.
Al existir variaciones leves en el LDR (considerando todo lo anterior) se debe tomar un
intervalo de voltajes arrojados a la salida del divisor de tensión; en este caso, para cada filtro existe
un intervalo de voltajes para mantener encendido el LED correspondiente al filtro.
REFERENCIAS
[1] A. E. Sirlin, “Física de la luz,” Diseño de iluminacion, pp. 1–14.

Boulevard Cuauhnáhuac #566, Col. Lomas del Texcal, Jiutepec, Morelos. CP 62550
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