Fotômetro com Escala de Barra Móvel (ART2159)

Os quatro LEDs deste circuito fornecem uma indicação da intensidade de iuz que incide num sensor. A utilização de 4 LEDs, com uma referência central permite uma avaliação precisa da intensidade que deve ser acrescentada ou reduzida para se obter a iluminação desejada o que torna o aparelho bastante versátil. A sensibilidade pode ser ajustada num potenciômetro e tendo como referência um fotômetro profissional ou uma fonte conhecida poderemos facilmente fazer uma calibração o que leva a um instrumento de excelente precisão.

Conhecer o nível de iluminação de um local é algo importante não apenas para os que trabalham com fotografia como também para muitos outros profissionais.

Damos como exemplo, o profissional de iluminação ambiente ou decoração que deve ter condições de avaliar se um ponto de um ambiente está recebendo ou não luz na quantidade ideal.

Os próprios arquitetos de decoradores precisam eventualmente de um padrão de luz para saber se uma janela, uma superfície refletora ou um tipo de decoração não esta influindo de modo negativo na iluminação de um ambiente.

Para todos estes casos é preciso dispor de um instrumento que meça a intensidade de luz num determinado ponto e este instrumento é o fotômetro.

O fotômetro que descrevemos, apesar de sua simplicidade e baixo custo, possui boa precisão e é extremamente versátil pelo tipo de indicação que pode fornecer; são usados 4 LEDs numa escala de barra móvel havendo um deles como referência.

Assim, é fácil perceber quando a iluminação está um pouco abaixo ou muito abaixo do desejado e da mesma forma quando está um pouco acima ou muito acima do que se pretende.

O circuito é extremamente compacto podendo ser montado numa caixinha plástica, conforme mostra a figura 1, e é alimentado por apenas 4 pilhas comuns.

 

Figura 1 – Sugestão de caixa
Figura 1 – Sugestão de caixa

 

Seu único ajuste é do potenciômetro de referência que permite uma medida mais precisa dos níveis de iluminação, caso isso seja importante na aplicação do instrumento.

A base do circuito é um comparador de tensão quádruplo que tanto pode ser o 139, 239 ou 339 todos de baixo custo e de fácil obtenção.

 

COMO FUNCIONA

Os CA139, CA239, CA339 ou os LM139, LM239 e LM339 (Texas) consistem em comparadores de tensão quádruplos de enorme versatilidade, conforme mostra a figura 2.

 

  Figura 2 – Os comparadores LM139-239-339
Figura 2 – Os comparadores LM139-239-339

 

Estes integrados funcionam com tensões de alimentação de 5 a 18 V e podem excitar diretamente LEDs em sua saída o que nos leva a uma infinidade de aplicações interessantes.

Cada comparador é na verdade um amplificador operacional de muito alto ganho.

No nosso fotômetro ligamos na entrada não inversora (+) uma rede divisora com resistores que fornece uma tensão de referência. A tensão de entrada é aplicada à entrada inversora podendo assumir valores abaixo e acima da tensão de referência.

Na saída temos um LED ligado de tal forma que acenderá quando a tensão no comparador for nula, ou seja, aproximar-se de 0 V.

Assim, com nenhuma tensão na entrada ou tensão abaixo da tensão de referência, a saída do comparador estará no nível alto e o LED não acenderá.

No entanto, quando a tensão de entrada passar no nível de referência, o comparador comuta rapidamente e sua saída vai ao nível baixo o que faz com que o LED acenda.

Dado o elevado ganho do comparador, a comutação é muito rápida, pois basta que a tensão de entrada ultrapasse em poucos milivolts a tensão de referência para que tenhamos já uma excursão de vários volts na saída o que leva o LED ao acendimento imediato.

Ligando os 4 comparadores a uma rede escalonada de resistores como divisores de tensão temos o aciona- mento de cada LED num nível de entrada um pouco maior que o anterior formando assim uma escala de barra móvel.

Veja que temos a formação da barra pois quando o LED seguinte acende o anterior também permanece aceso.

Na entrada do circuito, para se obter a medida de intensidade de luz ligamos como sensor um LDR.

O circuito tem dois ajustes: o formado por P2 que determina os valores de acionamento do divisor e que dá a sensibilidade do circuito.

Este é um ajuste para ser feito uma única vez. O outro consiste em P1 que dá o ponto em que obtemos o equilíbrio do circuito, ou seja, a intensidade de luz que faz com que o LED2 de referência acenda.

P1 pode ser calibrado em função de intensidades conhecidas de luz isso após um ajuste definitivo de P2.

 

MONTAGEM

O circuito completo de nosso fotômetro é mostrado na figura 2.

 

Figura 2 – Circuito completo do fotômetro
Figura 2 – Circuito completo do fotômetro

 

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.

 

Figura 3 – Placa para a montagem
Figura 3 – Placa para a montagem

 

Sugerimos a utilização de soquete para o integrado e a montagem dos LEDs com terminais longos de modo que sua fixação possa ser feita diretamente em furos na caixa, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – LEDs com terminais longos
Figura 4 – LEDs com terminais longos

 

 

O LED de referência é verde, enquanto que os demais podem ser ou todos vermelhos ou amarelos.

O LDR é do tipo redondo pequeno ou grande e preferivelmente deve ser instalado num tubo opaco para se obter uma maior diretividade, caso isso seja importante no uso pretendido.

O potenciômetro P1 é linear e P2 é um trimpot. P1 pode ter conjugado o interruptor geral S1.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W com 10 ou 20% de tolerância.

 

PROVA E USO

Inicialmente acione S1 e com a iluminação ambiente e p1 todo aberto (máxima resistência ajuste P2 para que o LED verde seja o último aceso da escala.

Fazendo sombra sobre o LDR os LEDs devem apagar em seqüência e levando o LDR mais próximo da fonte de luz o último LED da escala deve acender.

Comprovado o funcionamento, baseado em intensidades de luz conhecidas ou num fotômetro profissional pode ser feita a calibração de P1.

O ajuste de P2 deve ser feito para que o LED verde acenda com a menor intensidade de luz com que se pretende trabalhar.

Feita a calibração da escala é só utilizar o aparelho.

 

CI-1 - LM139, LM239, LM339, CA139, CA239 e CA339 - Quádruplo Comparador de tensão

LED, 3 e 4 - LEDs vermelhos comuns

LED2 - LED verde comum

LDR - LDR redondo comum

S1 - Interruptor simples

B1 – 6 V - 4 pilhas pequenas

P1 – 47 k - potenciômetro linear

P2 – 100 k - trimpot

R1 – 10 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)

R2 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

R3, R4, R5 e R6 - 330 ohms x 1/8 W - resistores (laranja, laranja, marrom)

R7, R8, R9 e R10 – 1 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, vermelho)

Diversos: placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte de pilhas, botões para o potenciômetro, fios, solda etc.

 

 


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