En el tiempo de desarrollo de un producto intervienen factores bastante lógicos: tiempo dedicado, complejidad del proyecto, etc. Además intervienen otros factores que dependen de terceros, en nuestro caso de los proveedores. La situación es la siguiente: Acabar de medir la energía depende de que nos suministren los sensores de corriente, y nos dan un plazo de un mes. Poder analizar los paquetes depende de que nos responda el departamento de soporte del distribuidor de Flexipanel, un tiempo indefinido. La única opción es esperar y empezar un nuevo hilo.
En el nuevo hilo que empezamos vamos a medir la iluminación… Como siempre vamos a medir el valor físico, ya nos apañaremos para transmitirlo a través de la red.
Lo primero que quiero hacer es una reflexión, ¿para que queremos medir la luz?. La respuesta va a depender de la aplicación que queramos darle al sensor. Como norma general, cuando pienso en aplicaciones la precisión no suele ser importante. Una aplicación es, por ejemplo, medir la intensidad de la luz solar para detectar el riesgo de incendio, otra es mirar la luz en una habitación para poder intuir si alguien la ha encendido, otra sería monitorizar el led de un dispositivo para saber si está encendido. En cualquiera de las posibles aplicaciones en las que suelo pensar la precisión no es un dato importante.
Podeis pensar que tengo dificultades para buscar un sistema con una precisión adecuada, pero no es ese el problema. La filosofía de la tecnología que queremos explicar debe de cumplir con una serie de normas fundamentales: bajo consumo energético y bajo coste, ambas son clave para que se popularice. En general en la medición del mundo físico la precisión es proporcional al precio y a la complejidad, es absurdo vulnerar las normas fundamentales si la aplicación no lo requiere (y un error frecuente desde mi punto de vista)
Volviendo al asunto que nos ocupa, para medir la intensidad de la luz con un micro lo que necesitamos es un componente que cambie alguna de sus características eléctricas en función de la luz que reciba (ovbio), aqui nos encontramos una primera división:
- Dispositivos que generan una tensión proporcional a la intensidad luminosa (no necesitan alimentarse)
- Dispositivos que varían una de sus constantes eléctricas en función de la intensidad luminosa (resistencia, voltaje, intensidad…)
Excluimos los primeros por el tamaño y el coste, entre los segundos por ejemplo encontramos:
- Resistencias LDR (Light Dependent Resistor)
- Fotodiodos
- Fototransistores
De los tres me he decidido por los fotodiodos, las resistencias LDR no son demasiado lineales si no son caras, lo de excluir los fototransistores ha sido por puro vicio, pero la forma de funcionar es más o menos la misma.
No voy hablar de un modelo concreto, personalmente -teniendo en cuenta lo comentado anteriormente de la precisión- me voy a la página de mi proveedor, filtro por las características que quiero, ordeno por precio y elijo el primero, en este caso 0,25€
Fotodiodo escogido para medir la luz
Las características (dependientes de la aplicación) que nos pueden hacer optar por un modelo o otro son:
- Gama de longitud de onda (en este caso luz visible, aprox de 400nm a 1100nm)
- Angulo de aceptación
Y poco más, tienen una corriente de oscuridad característica, mayor o menor linealidad, diferentes formatos, etc. Pero tampoco somos muy exigentes…..
El principio de funcionamiento del fotodiodo es que cuando se polariza en inversa conduce una cantidad de corriente eléctrica proporcional a la cantidad de luz que le incide. En oscuridad total el fotodiodo conduce una cantidad de corriente que se conoce como corriente de oscuridad y poquito más (al nivel de profundidad que nos interesa).
Hacemos un cálculo aproximado: corriente de oscuridad -> 50pA, la despreciamos, corriente a 1000 lx (2856K) -> 27uA si lo ponemos en serie con una resistencia y queremos obtener unos 2V para medir necesitamos una resistencia de 74K en serie con el diodo polarizado en inversa, en los bornes de la resistencia deberíamos de tener de forma muy aproximada unos 2V para unos 1000 Lx. El comportamiento lo suponemos lineal.
Y ¿a que viene tanta aproximación?, una cosa es que busquemos un dispositivo barato, y otra muy diferente que nos de igual. La respuesta a esta pregunta es sencilla, a través de la red Zigbee transmitiremos el voltaje en los bornes de la resistencia, en el driver ya haremos los ajustes oportunos con fórmulas matemáticas o, si es necesario para corregir la linealidad midiendo con un fotómetro y construyendo una tabla de voltaje vs iluminación.
Al fin y al cabo el cuadrado la intensidad luminosa varía con la distancia, no estamos construyendo un fotómetro, simplemente medimos la iluminación…