Practica#1 sensores opticos

Practica #1 Sensor Óptico.
1INSTITUTO TECNOLOGICO DE
NUEVO LAREDO
INGENIERA EN SISTEMAS
COMPUTACIONALES
Materia: Sistemas Programables
Maestro: Ing. Uriel Vázquez Aranda
Nombre de la Práctica: Prác. #1 Sensor Óptico.
Integrantes del Equipo:
Mario Alberto Widales Cobio #10100262
Enrique Ovalle Ortiz #10100262
Nuevo Laredo, Tamaulipas, México.
Fecha del Proyecto: 05/09/2013

2ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN………….………………………………………3
2.- OBJETIVO……………….………………………………………...4
3.- TEORÍA SENSOR ÓPTICO…………………….…………………5
4.- MATERIAL………………………………….………………………7
5.- DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES CLAVE…….…….10
5.- DIAGRAMA DEL CIRCUITO…………….……………………..11
6.- PROCEDIMIENTO……………………………………………….12
7.- CONCLUSIÓN……………………………………………………16

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INTRODUCCIÓN INDICE
¿Qué es un sensor?
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia,
aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad,
movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como
en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión
eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor),
etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con
la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo
que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para
que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio
que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la
acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que
convierte una forma de energía en otra.
Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria
aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como
son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.

4OBJETIVO INDICE
El objetivo de esta práctica es comprobar la funcionalidad de los sensores ópticos,
teniendo una idea más clara de su funcionamiento, mediante un circuito en el cual
primeramente, se aran pruebas con un Optointerruptor modelo ITR8102, el cual
posteriormente se remplazara por un fotodiodo y un fototransistor el cual jugaran el
mismo papel del Optointerruptor, le daremos una salida atreves de una compuerta
NAND en donde los resultados se verán físicamente en 2 LED.

5Teoría Sensor Óptico INDICE
Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la
materia para determinar las propiedades de ésta. Una mejora de los dispositivos
sensores, comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de
la luz.
¿Cómo Funciona?
Existen diferentes técnicas ópticas que pueden aplicarse a la medida de diferentes
parámetros. Podemos medir la atenuación-transmisión espectral de la luz al atravesar
un determinado medio, lo que nos permitirá encontrar los elementos discretos
presentes en ese medio y su concentración.
También pueden realizarse medidas de tipo interferométrico, en las que la propiedad
de la radiación que sufre cambios debido al efecto externo es la fase, con lo que
empleando otro haz luminoso de fase conocida como referencia, es posible
determinar la magnitud de ese efecto externo.
Una técnica que ha cobrado especial relevancia en los últimos años dentro del
Departamento de Óptica, es la basada en la resonancia de plasmones superficiales,
especialmente útil para la medida del índice de refracción de líquidos. En este caso
lo que se mide es la atenuación de la luz guiada por una fibra óptica a la que se le
ha eliminado parcialmente el revestimiento y se ha depositado una multicapa
incluyendo algún medio metálico. Dependiendo del índice de refracción del medio
en contacto con la capa más exterior, el acoplamiento entre los campos será más o
menos intenso, o que se reflejará en la potencia luminosa que sale por el otro extremo
de la fibra.

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Ventajas
Los sensores ópticos, presentan importantes ventaja cuando lo que se desea
es determinar propiedades físicas o químicas:
 Es un método no destructivo y no invasivo.
 Ofrece posibilidades de integración en sistemas más complejos.
 Bajo coste y tecnología bien establecida.
 Posibilidades de control a distancia de lugares poco accesibles físicamente.
 Capacidad de conformar redes espaciales de sensores para el control de
parámetros en grandes superficies.

7MATERIAL INDICE
Para la realización de esta práctica se utilizaron diversos materiales a continuación se
mencionan cada uno de ellos.
 Protoboard
 Pinzas de Corte
 Alambre de Cobre para la interconexión de los circuitos
 Fuente de 5v

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 Diversas Resistencias:
o R1 = R2 = 1 KΩ ± ¼ w
o R3 = 1.5 KΩ
o R4 = 2.7 KΩ
o R5 = 15 KΩ
o R6 = 100 KΩ
o R7 = 10 KΩ
o RD1 = RD2 = 470 Ω o 330 Ω o 220 Ω
 1 Capacitor Cerámica 22nF
 1 LED 5mm Rojo
 1 LED 5mm Verde
 1 Mini-Buzer GD-10

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 1 Transistor NPN # BC548
 1 Compuerta NAND # CD4093
 1 Optointerruptor ITR8102
 1 Foto-Diodo IR33C
 1 Foto-Transistor PT331C

10DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES CLAVE INDICE
Optointerruptor ITR8102
Los ITR8102 constan de un diodo emisor
de infrarrojos y fototransistor, alojados
lado a lado convergiendo en un eje
óptico negro óptico convergen en un
negro. La cubierta termoplástica recibe
la radiación, esto en una situación
normal, pero cuando un objeto se
encuentra en medio, el fototransistor no
puede recibir la radiación.
Transistor NPN # BC548
Este dispositivo semiconductor está
diseñado como un amplificador de
propósito general y de interrupción.
Compuerta NAND # CD4093
Consta de cuatro circuitos de disparo.
Cada circuito funciona como una puerta
NAND de dos entradas. Propósito general
de interrupción.

11DIAGRAMA DEL CIRCUITO INDICE
Aquí tenemos el diagrama del circuito para basarnos como armar el Protoboard para
realizar el circuito:

12PROCEDIMIENTO INDICE
Esta práctica consiste en dar a conocer el funcionamiento de un sensor, mostrando
resultados mediante una salida, consiste en utilizar un optointerruptor ITR8102 el cual
consta de un diodo emisor y fototransistor, alojados lado a lado del mismo, cuenta con
una ranura en su centro con la cual podemos impedir la transmisión del as del láser.
Al cortarse el haz infrarrojo, el transistor que estaba en estado de saturación
conectando a R3, se abre, enviando un pulso al capacitor, que es el encargado de
limpiar la señal de salida. El resultado es un pulso nítido, libre de ruido a la salida.
Esto provoca una salida positiva en el LED Verde ya que la señal que se envía a la
entrada en la compuerta NAND es un 1 convirtiéndolo en 0 y al pasar por la segunda
compuerta lo convierte nuevamente en 1 provocando un encendido del LED y a su vez
con un Mini-Buzer se provoca un sonido.

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En caso contrario si se deja pasar el as del láser del Optointerruptor podemos observar
que la salida ahora se ve reflejada en el LED rojo esto a causa de que ahora la señal
que llega a la compuerta NAND es un 0 la convierte en 1 se refleja en el LED la segunda
compuerta lo convierte a 0 y por el LED verde no se ve reflejado nada.

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Bueno la práctica se basa en dos cosas realizarla con el Optointerruptor y después con
el fototransistor y fotodiodo, para ello debes distinguir cuales son ambos porque son muy
parecidos, para empezar va hacer mucho más rápido y fácil, ya que el circuito se
queda igual solo remplazamos el Optointerruptor. Con el fototransistor y fotodiodo
respectivamente, recuerde que el fotodiodo debe permanecer donde se encontraba
la ‘D’ ahí es donde se coloca y recuerde colocar la patita más grande en el positivo, y
el foto transistor se coloca dónde iba la ‘E’, y claro teniendo en cuenta que la patita
más larga va al positivo como estaba en el Optointerruptor.
Primer paso conectamos la fuente y colocamos el fototransistor y fotodiodo de frente
para que halla el paso de luz y con ello prenda el led rojo, es el mismo funcionamiento
en el circuito pero con diferente sensor se podría decir:
Posteriormente al interrumpir la luz separando el fototransistor y fotodiodo, el led verde
se enciende y el buzer se escucha:

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Y volvemos a verificar para observar que todo este correcto:
0

16CONCLUSIÓN INDICE
Los sensores ópticos son de gran utilidad y tiene muchísimas
aplicaciones es uno de los más sofisticados, dicha actividad sirvió
para comprender de una manera más clara el funcionamiento de
estos sensores, y aunque el circuito es peque; o y muy sencillo deja
entrever que la aplicación de estos sensores es de gran utilidad en
procesos ya un poco más complejos y de realce, existe una gran
variedad de estos sensores y sin duda alguna hay que escoger de
entre todos el que dé más utilidad nos sea y que se adapte de forma
correcta a nuestras necesidades.

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