LED Fotossensor (ART2404)

Um LED não emite somente luz, mas também é sensível a ela. Com esta montagem experimental mostramos de que modo um LED pode ser usado coma fotossensor controlando a frequência de um oscilador de áudio. Trata-se de montagem ideal para feiras de ciências ou demonstrações em salas de aula e em cursos de eletrônica.

Quando uma corrente percorre no sentido direto a junção de um diodo emissor de luz (LED), ocorre a emissão de luz.

Sua cor ou frequência depende da natureza do material usado na junção.

Temos então LEDs vermelhos, amarelos e verdes que são os mais comuns, além dos recentes LEDs azuis, violetas e outros.

A emissão de luz se deve à excitação dos elétrons que saltam para níveis maiores de energia e, na volta, devolvem a energia absorvida na forma de um fóton de comprimento de onda bem definido. (figura 1)

Figura 1 – Emissão do LED

O que talvez muitos leitores não saibam é que além de emitir luz os LEDs comuns são também sensíveis sensores deste tipo de radiação, podendo até ser empregados em aplicações importantes

O que propomos neste artigo é justamente um circuito experimental que utiliza um LED comum, não como emissor de luz, mas como fotossensor controlando a frequência de um oscilador de áudio.

O circuito é alimentado por uma tensão de 3 V e também bastante simples de ser montado, ideal para trabalhos escolares ou demonstrações.

Como Funciona

O efeito inverso ao natural num LED é a sensibilidade à luz.

Esta sensibilidade pode ser explicada da seguinte forma: quando a luz incide na junção semicondutora de um LED, portadores de carga são liberados, o que significa uma alteração na resistência inversa.

Assim, como um diodo comum, os LEDs têm uma resistência inversa muito alta, a qual depende da quantidade de portadores de carga que são liberados quer seja pela agitação térmica natural (Calor), quer pela incidência de luz.

Se fizermos incidir luz num LED em comprimento de onda que seja capaz de liberar portadores de carga, sua resistência no sentido inverso sofre alterações consideráveis que podem ser usadas no controle de um circuito (figura 2).

Figura 2 – Sensibilidade de um LED à luz

O circuito que usamos no nosso caso é um oscilador de.áudio.

Sua frequência depende não só do capacitor C1. Com também da resistência apresentada pelo transistor Q1.

Este transistor serve justamente para amplificar a fraca corrente que circula pelo LED quando nele incide luz e sua resistência diminui

Isso significa que, quando o LED recebe luz, a resistência de Q1 diminui aumentando assim a frequência do sinal produzido pelo oscilador de áudio.

Nas experiências que .fizemos, notamos que os LEDs mais sensíveis à iluminação natural são os de cor amarela e verde.

Os vermelhos também poderão ser utilizados, mas terão menor sensibilidade.

Outra possibilidade consiste na ligação em paralelo de dois ou mais LEDs.

Montagem

Na figura 3 temos o circuito completo desta montagem experimental que utiliza transistores.

Figura 3 – Circuito

A sua realização prática numa ponte de terminais é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Montagem em ponte de terminais

Os transistores são de uso geral e o alto-falante é pequeno (5 ou 10 cm) com 8ohms.

O único resistor pode ser de 1/8, 1/4 ou mesmo ½ W e o capacitor C1, cerâmico ou de poliéster pode ter seu valor alterado numa ampla faixa,

Conforme a tonalidade do. Som produzido nas diversas condições de iluminação valores entre 33 nF e 1.000 nF (1uF) podem ser experimentados, sem problemas, inclusive eletrolíticos maiores.

O conjunto pode ser instalado numa caixinha, com o LED montado num tubo opaco de modo a receber luz somente de uma direção.

Como fonte de luz para excitação pode-se usar um abajur, uma vela, ou mesmo aproveitar a iluminação ambiente.

Prova e Uso

Acionando S1'e deixando incidir luz sobre o LED deve haver a emissão imediata de som.

Com o LED no escuro, o som deve parar ou, no máximo, deve ocorrer uma pulsação compassada.

Se não houver Controle, veja se o LED não está ligado invertido.

Uma experiência interessante consiste em se utilizar uma lanterna como “Controle remoto". Focalizando o feixe de luz sobre o LDR teremos o disparo do oscilador.