Qu Son las FotoceldasUnafotoceldaes un dispositivo electrnico que es capaz de producir una pequea cantidad de corriente elctrica al ser expuesta a la luz. Entre sus aplicaciones tpicas estn las de controlar el encendido-apagado de una lmpara, por ejemplo, o de producir el voltaje suficiente para recargar una batera o cualquier otra aplicacin en que se requiera una fuente de voltaje.Este tipo de dispositivos son distintos a las celdas solares y paneles solares.Una fotocelda es una resistencia, cuyo valor en ohmios, vara ante las variaciones de la luz.Estas resistencias estn construidas con un material sensible a la luz, de tal manera que cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reaccin qumica, alterando su resistencia elctrica. Presentan bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz Presentan un alto valor de resistencia ante la ausencia de luzLafotoceldase emplea para controlar el encendido automtico del alumbrado pblico. Tambin se utiliza ampliamente en circuitos contadores electrnicos de objetos y personas, en alarmas, etc.

CELDAS FOTOVOLTAICASLos smbolos usados con frecuencia para las celdas fotovoltaicassemuestran en la figura10-13(a).

Lasdos fechas ondulantes que apuntan hacia la batera encerrada en un crculo sugieren que la energa externa de luz producelaaccin de la batera, Dado que las flechas ondulantes no son fciles de dibujar con frecuenciase usa la letragriega lamdapara sugeriractivacinpor luz.

Elvoltaje de salida decircuitoabierto contra intensidadde la luz se presentagrficamente enlafigura10-13(b)para una celdafotovoltaica tpica. Note que la grafica es logartmicaenel eje de la intensidadde laluz.Esta grafica indicaque la celda esmassensible a niveles de luz, bajos, ya que a pequeocambioen laintensidad(digamos,de1 a10fc)puede producir elmismo incrementoen elvoltaje de salidaque unmayor cambio de intensidad(digamosde100 a1000 fc)a un nivel de intensidad de luzmayor.

Las caractersticas de corriente de salida de una celda fotovoltaica operando en una carga se presentan grficamente en la figura1013(c)para varias resistencias de carga. Como puede verse, una celda fotovoltaica no puede suministrar mucha corriente. En este ejemplo las corrientes de salida se miden en microamperes. Sin embargo, las fotoceldas pueden agruparse en paralelo, para aumentar su capacidad de corriente.

Un ejemplo de una celda fotovoltaica que suministra informacin del tipo todo o nada a un circuito lgico se muestra en la figura1014.

En la figura1014(a), la luz de la fuente luminosa es recogida y enfocada en la celda fotovoltaica, que est montada a alguna distancia. Las distancias de10 pieso ms no son raras en las situaciones industriales. Al ser activada la celda fotovoltaica por la luz, acciona el relevador sensibleR,cuyo contacto pasa la seal de entrada al circuito lgico. Si un objeto bloquea la trayectoria de luz, la fotocelda desenergiza el relevador, y el circuito lgico no recibe ninguna entrada.El objeto que bloquea la trayectoria de luz podra ser cualquier cosa. Puede ser un objeto en movimiento cuyo paso debe ser contado por un contador electrnico o mecnico. Puede ser un objeto en movimiento cuyo paso avise a cierto equipo ms adelante en la lnea que se prepare para recibirlo. Puede ser una pieza de trabajo o una parte de una mquina que debe retirarse del camino antes de que el circuito lgico permita que ocurra otro movimiento.

Si la celda fotovoltaica tiene problemas para activar directamente el relevador, puede operarse a travs de un amplificador transistorizado, corno se muestra en la figura1014(b).De todas maneras, es buena idea hacer esto, ya que las celdas fotovoltaicas estn sujetas afatigacuando suministran una corriente cercana a su capacidad mxima durante cualquier periodo. El voltaje y corriente de salida disminuyen cuando una celda fotovoltaica sufre de fatiga.

A veces la fuente de luz, el dispositivo de enfoque, la fotocelda, el amplificador y el relevador estn todos incluidos en el mismo paquete, corno se muestra en la figura1014(c).La luz sale del paquete, pasa por cierta distancia a travs del espacio, es reflejada en una superficie reflejante, y vuelve a entrar a travs de la misma abertura. Entonces es reflejada por el espejo unidireccional e incide en la fotocelda. El amplificador, el relevador y los contactos estn contenidos en el paquete, por lo que la salida final es la conmutacin de los contactos del relevador, para indicar si un objeto ha bloqueado o no la trayectoria de luz.Con frecuencia surge el problema de que la seal de luz no puede distinguirse de la luz ambiental. Entonces, el sistema fotoelctrico puede no ser confiable porque la celda fotovoltaica puede suministrar una salida debido nicamente a la luz ambiental.El sistema entonces indicar que no hay un objeto presente bloqueando la trayectoria cuando de hecho si hay un objeto presente. Hay una solucin a este problema. En lugar de slo pasar la luz directamente hacia afuera a travs del aparato de enfoque, el haz de luz es cortado peridicamente. Esto es, el haz es interrumpido peridicamente a una frecuencia especfica por un objeto en movimiento dentro del paquete, entre el paquete y la salida.Una manera de hacer esto es instalar un disco giratorio entre la fuente de luz y el espejo unidireccional de la figura10-14(c).Parte del disco es translcida y otra parte es opaca, por lo que el haz de luz alternativamente pasa y se bloquea a alguna frecuencia constante, generalmente de varios cientos de hertz. Supongamos, para ejemplificar, que el haz de luz es cortado peridicamente a una frecuencia de 400 Hertz.

Ahora es bastante sencillo distinguir entre la luz ambiente y una seal de luz verdadera simplemente ajustando el amplificador a 400 hz. Es decir, disear el amplificador para que no amplifique en absoluto seales de CD y de muy poca amplificacin a otras frecuencias que puedan filtrarse en la abertura de luz (como pulsaciones de 60 y 120 hz de lmparas de mercurio). El amplificador entonces responder slo a seales de voltaje de la celda fotovoltaica a una frecuencia le 400 Hz. La nica manera en que podran llegar pulsaciones de luz de frecuencia tan poco usual la celda es desde la seal de luz verdadera. Todas las seales De luz extraas son ignoradas.En la figura101 5se muestra una aplicacin de celdas fotovoltaicas para la medicin de translucidez de un lquido pasado a travs de una celda de muestreo. Suponga que es conocido que la translucidez es una indicacin segura de la concentracin de alguna impureza en el lquido. El espejo semitransparente pasa la mitad de la luz de la fuente al lquido, y la otra mitad de la luz reflejada ala PC1. Slo parte de la luz enviada al lquido puede pasar a travs de l e incidirla PC2. Por tanto, los voltajes generados porla PC1 yla PC2 sern diferentes, siendo el dela PC1 mayor.

Las celdasfotovoltaicas 1y 2 estn conectadasen puente,Como semuestraenla figura10 15(b).Elpuente esbalanceado manualmente o demanera automtica ajustandoR2.La posicin finaldelcursor deR2depender dela diferencia de voltaje entrelaPC1yla PC2,que asuvez depende dela concentracinde impurezas.Portanto, unavez que elpuentese ha balanceado, cadavalor deR2,correspondea un ciertovalordeconcentracindeimpurezas.El eje deR2estaconectado mecnicamente aun ejeapuntador, quetienemarcada debajounaescala deconcentraciones, para una lecturadirecta.

Ese arreglo de medicin tiene algunas caractersticas de estabilizacin que merecen comentarse. Primero,ambasfotoceldas son excitadas por la misma tiente de luz. Esto eliminala posibilidadde error debido a que unafuente de luz cambie en intensidadms que laotra. En la figura10-15,sila fuente deluzcambia enintensidad debido a las horas de serviciodel foco o a variaciones en el suministro de voltaje,ambasfotoceldas son afectadas demaneraigual. Estoscambiosiguales soncancelados por la accindel puente.Segundo,las celdas fotovoltaicassonuntantosensibles alatemperatura.Es decir,sivoltajede salidadepende ligeramentedesutemperatura. Sinembargo,silaPC1ylaPC2 estn cercanasfsicamente, experimentaranlosmismos cambios de temperatura,porlo que cualquier error de temperatura tambin escancelado por puente.