Schema elettrico
Iniziamo la nostra descrizione dal partitore di tensione formato da R1, FR, R2; la fotoresistenza FR ha la caratteristica di presentare una resistenza molto bassa se sottoposta a una forte intensità luminosa, e molto alta al buio.
I valori di R1 ed R2 sono stati scelti in modo che la tensione ai capi di R2, possa variare da un minimo di circa 1V (al buio) fino a poco meno della tensione di alimentazione (in piena luce); questa variazione è pressoché lineare. Tale tensione, è applicata sull’ingresso invertente (-) dell’amplificatore operazionale contenuto all’interno di U1. Sull’ingresso non invertente (+) è applicata una tensione regolabile agendo sul trimmer.
L’uscita dell’ amp-op assume livello logico 1 quando la tensione ai capi di R2 scende sotto il livello impostato dal trimmer.
Supponiamo che ad un certo punto l’illuminazione a cui è sottoposta la resistenza inizi gradualmente a diminuire. In tale condizione, il valore ohmmico della fotoresistenza inizia ad aumentare, e di conseguenza la tensione ai capi di R2 a diminuire. Tale tensione, applicata sul piedino + dell’amp-op viene confrontata da ciascun comparatore con la tensione impostata dal trimmer. Di conseguenza l’uscita di U1 va a livello alto, provocando l’accensione del LED e l’eccitazione del relè.
Nota sulla fotoresistenza
In commercio si trovano fotoresistenze con caratteristiche geometriche diverse, comunque il valore tipico è 1Mohm al buio. Ecco un grafico che mostra questa caratteristica.
Realizzazione pratica
Prima di tutto è necessario procurarsi i componenti (io ho speso circa 6€) e realizzare il circuito stampato. Ecco come è venuto il mio, utilizzando la tecnica del pennarello (vedi Tutorial sui circuiti stampati fatti in casa).
Poi andranno saldati i componenti, partendo da quelli meno vulnerabili come le resistenze e i diodi, seguiranno i condensatori, il transistor, l‘integrato, il relè e le morsettiere; in fine saldiamo la fotoresistenza, isolando i piedini con un tubetto di gomma su ognuno e cercando di metterla abbastanza in alto per evitare che i componenti come il relè gli facciano ombra.
Attenzione alla polarità dei componenti!
Il circuito operazionale LM358, del quale solo l’operazionale “A” è stato utilizzato, va montato con la tacca rivolta verso la resistenza da 10 kohm (marrone-nero-arancio).
Una volta terminato il montaggio si potrà collocare il circuito all’interno di una scatola di plastica con il coperchio trasparente, in modo che la luce che entra raggiunga la fotoresistenza.
Collaudo
Regolate il trimmer a metà, alimentate il circuito con 12V in corrente continua; verificate che il LED sia spento quando la fotoresistenza è in piena luce. Ora provate a fare ombra sulla fotoresistenza, il led dovrebbe accendersi e il relè chiudersi. Provate a vedere cosa cambia regolando diversamente il trimmer.
Se non funziona controllate l’orientamento dei componenti e la polarità dell’alimentazione.
Attenzione alla luce!
La fotoresistenza deve essere posta lontano dalla luce emessa dalle lampade collegate al nostro dispositivo.
Questo perché, se la fotoresistenza “vede” la luce emessa da tali lampade, diminuisce la sua resistenza e il circuito farebbe spegnere le luci, che poi si riaccenderebbero quando c’è di nuovo buio… In definitiva si avrebbe un lampeggio continuo.
La scatola va posta in alto per evitare che magari la luce dei fari di qualche automobile di passaggio spenga temporaneamente i lampioncini del nostro giardino.
Accendere un carico quando è luce (invece di quando è buio)
Si può semplicemente usare il contatto normalmenle chiuso (NC) del relé, invece di quello NA.
Altra soluzione è quella di invertire il piedino 3 conl 2, lasciando però la resistenza di retroazione fra il piedino 1 e 3.
Il circuito alimentato a 12V consuma 5 mA a vuoto (0,06 W), 30-40 mA con il relé eccitato (meno di 0,5 W).