Buen día a todos.
Estoy realizando un proyecto el cual consiste en colocar la iluminacion inteligente de la empresa, pero debo ubicar la LDR en un lugar donde no la afecte la luz de las lámparas cuando se encienda, además pienso colocar el arduino cerca al tablero de potencia de las lámparas lo que me implica que debo ubicar la foto resistencia más o menos a unos 20 metros de distancia, por lo que me nace la duda que halla caída de tensión y la LDR no me mande valores al arduino. Por eso les pido la ayuda de como sería la conexión de la foto resistencia...
Partiendo de un circuito típico con LDR y Arduino, vamos a ver los cálculos del cable y como se comporta con un cable largo.
El circuito se basa en un divisor de tensión, usando una resistencia de 10K en serie con la LDR con una resistencia típica de 10k.
Aplicando la ley de Ohm la tensión de salida Vout será la corriente que circuila a través del LDR y el valor de este.
Este es en el circuito "ideal", sin resistencia añadida de cables.
Ahora bien, ¿qué ocurre cuando añadimos un cable largo? Como se muestra en la siguiente imagen la tensión real de salida se ve afectada por la resistencia RC1 y RC2 del cable.
Como primer paso, debemos analizar la resistencia del cable. Todos sabemos, o al menos, podemos saber buscando, que la resistencia de un cable depende de la resistividad del material del cable, su largo, y su sección. Dada la fórmula:
Siendo:
- p: resistividad del material en ohms*mm2/m (0.0172 para el cobre).
- L: Longitud del cable en metros..
- S: La sección en mm2.
Asi, para un cable AWG 24 de cobre (una sección aproximada de 0.20 mm2) y una longitud de unos 20 metros, tendríamos una resistencia aproximada de 1.72 ohms. Dado que tenemos un cable de ida y otro de vuelta, suponiendo que sean del mismo material y misma longitud tendríamos una resistencia RC1+RC2 total de 3.44 ohms. Redondeando 4 ohms.
¿Cómo afecta esta resistencia a la señal? Pueden darse tres casos:
- Entorno oscuro. En este caso el valor de la LDR será alto, casi llegando al mega ohmio, con lo que un valor de 4 ohms es totalmente despreciable, y siendo el valor de Vout casi VCC.
- Entorno normal de luz. En este caso la LDR tendrá un valor aproximado de 10K. Aplicando las fórmulas anteriores y para una tensión de 5V (la de Arduino), tendríamos una corriente de 0.2mA. Aplicando la ley de Ohm obtendremos una caida de 0.9mV, realmente despreciable.
- Entorno con mucha luz. El valor de la resistencia LDR baja bastante, del orden de centenas de ohmios o menos, dejando solo R1 como limitadora de corriente. Aun así la corriente será de unos 0.4mA con lo que la caida de tensión en el cable será 1.9mV. También realmente despreciable.
Como vemos, la caida de tensión en el cable es casi despreciable, siempre y cuando dimensionemos correctamente la resistencia R1 y tengamos en cuenta el tipo de cable. Obviamente a mayor sección la resistencia será menor y tendremos menos caida de tensión.
Pero...
La caida de tensión puede que no sea importante, pero estamos en un ambiente industrial, por lo tanto, la señal no será afectada por la caida de tensión del cable, pero si por los ruidos eléctricos que se produzcan en el entorno (motores, contactores, etc).
Aquí entra en juego el tipo de cable, si preguntas por qué elegí un cable de sección AWG 24, fue porque pensé en un cable S-FTP cat6 Ethernet apantallado, que suele fabricarse con una sección AWG 23 (alrededor de, mas o menos). El par trenzado disminuirá los posibles ruidos y una buena malla a tierra también eliminará ruidos.
También aplicar un buen filtro a la entrada analógica ayudará a reducir estos ruidos, ya sea por hardware (filtro RC) o por software (media, mediana, EMA, etc).
Espero haber aclarado tu duda.