Crepuscolare con fotodiodo

Crepuscolare con fotodiodo

Ecco un piccolo circuito crepuscolare alimentato tramite batteria da 9Volts. Il circuito viene costantemente alimentato; al buio i collegamenti A+ A- presentano una tensione di circa 6Volts che si annulla completamente in presenza di luce. Tale segnale può essere usato per alimentare direttamente un piccolo dispositivo secondario oppure, con qualche componente aggiuntivo, per azionare utilizzatori casalinghi generici a 220 Volts.
Si compone di pochi componenti standard e di facile reperibilità. Il fotodiodo utilizzato è un piccolo dispositivo a giunzione PN sensibile alla radiazione elettromagnetica (in questo caso a quella luminosa). Polarizzandolo in senso inverso, cioè con il catodo collegato al polo positivo e l'anodo a quello negativo, modifica il flusso di corrente in funzione della quantità di luce ambientale che lo investe. Idealmente quindi al buio si comporta come un circuito aperto, mentre in presenza di luce diviene un cortocircuito.

R1 Potenziometro da 10Kohm
R2,R3 Resistenze da 100Kohm
D1 Fotodiodo 3mm
IC1 Amplificatore operazionale uA741 o equivalenti
D2 Diodo LED 3mm
T1 Transistor NPN BC547 o equivalenti
D3,D4,D5 Diodi 1N4007

Funzionamento

Si suppone che in A+ A- sia presente un carico generico. Se non lo avete ancora potete simularlo con una resistenza da 330ohm, 1Kohm o simili. Evitare comunque di cortocircuitare i due contatti altrimenti verrebbero distrutti i diodi ed il transistor per l'eccessiva corrente sul ramo.
L'amplificatore operazionale confronta le tra loro le due tensioni presenti ai capi 2 (invertente) e 3 (non invertente). Nel caso in cui la tensione in 3 sia maggiore di quella in 2, il piedino 6 viene portato a +9Volts, altrimenti a 0Volts. Tali tensioni di ingresso sono generate da due diversi partitori: uno puramente resistivo realizzato tramite il potenziometro R1, e l'altro tramite la coppia D1 e R2. In presenza di luce avremo in 3 una tensione vicina a +9Volts, al buio invece tale piedino si porterà a livello di massa. Variando R1 è possibile regolare la soglia limite di tensione e quindi la sensibilità del crepuscolare.
Infine il segnale in 6 viene utilizzato per polarizzare, tramite R3, la base del transistor NPN che entrerà in saturazione comportandosi quindi come cortocircuito e permettendo il flusso di corrente nel ramo relativo ai pin A+ e A-.
Siccome l'operazionale non si comporta idealmente, le tensioni rilevate in 6 sono di circa +8Volts e +1.5Volts rispettivamente invece dei +9Volts e 0Volts attesi; 1.7Volts sono sufficienti per polarizzare il transistor e quindi il crepuscolare non avrebbe funzionato correttamente (cioè il transistor sarebbe rimasto sempre attivo) senza l'utilizzo dei 3 diodi in serie D3,D4 e D5. Tali diodi innalzano di 0.6x3 = 1.8Volts il riferimento di T1 rispetto all'operazionale e consentono il corretto funzionamento.