Componentes Electrónicos · Tema 35

Proyecto integrador

Luz nocturna automática: LDR, preset, MOSFET y LED diseñados, montados, medidos y documentados.

01 · Punto de partida

De noche se enciende sola

El proyecto usa diez temas a la vez: LDR que sensa (T29–30), preset que ajusta el umbral (T8), MOSFET que conmuta sin cargar el divisor (T22–23), LED dimensionado por color (T17), protección de fuente (T16/33) y documento repetible (método T1).

Especificación: con luz de día apagada, de noche enciende LED rojo; umbral ajustable; 5 V USB; consumo en reposo mínimo.

  • ¿Por qué MOSFET y no transistor?
  • ¿Cómo se dimensiona el divisor con preset?
  • ¿Qué mido para darlo por bueno?
  • ¿Qué documento queda al final?

02 · Diseño calculado

Números antes de pinchar

Preset 47k arriba, LDR abajo, gate al nodo, pull-down 100k de seguridad. LED rojo + 330 Ω en drain a 5 V.

Predicciones del integrador (5 V).
CondiciónLDRVg predichoEstado
Día (2k)2 kΩ5×2/49 ≈ 0,20 VOFF (LED apagado)
Noche (200k)200 kΩ5×200/247 ≈ 4,05 VON (LED ~9 mA)

Margen contra Vgs(th) ~2 V: día 0,2 ≪ 2 (apagado seguro), noche 4,05 ≫ 2 con Rds bajo (encendido franco). LED: (5−2)/330 ≈ 9 mA; MOS: P ≈ 0; divisor día: 5/49k ≈ 0,1 mA (eterno).

LDR + preset→gate MOS→LED + R→noche = luz

03 · Taller

Montar, medir y dictaminar

  1. 1
    Divisor solo.

    Preset + LDR sin MOS: medir Vg tapado y al sol. Debe dar ≈ 0,2 / 4,0 V. Si no, revisar preset y luz parásita.

  2. 2
    MOS + LED.

    Gate al nodo, drain a LED+330, source a GND, pull-down 100k. Tapado: enciende. Al sol: apaga.

  3. 3
    Medir los 4 números.

    Vg día/noche, Vds on (mV), I LED. Comparar contra predicción (±15 % por LDR no calibrada).

  4. 4
    Ajustar umbral.

    Girar preset hasta que conmute al atardecer deseado. Anotar posición (¡documentar el ajuste!).

  5. 5
    Protección y cierre.

    Diodo serie en fuente si hay riesgo de inversión; informe de 7 bloques (Tema 28, curso 1).

04 · Mejoras honestas

Qué agregaría (y qué no)

Relé en vez de LED
Mismo gate maneja relé 5 V/70 mA + diodo (Tema 25): luz de 220 V conmutada (prohibido montarla acá, diseñado sí).
Histéresis real
Evita parpadeo en el umbral: comparador con realimentación (curso 4). Sin ella, el atardecer parpadea un rato: normal y documentado.
Segundo canal diurno
Otro MOS con LDR invertida (arriba): verde de día, rojo de noche. Mismo método, doble.
No hacer: BJT directo
La base cargaría el divisor y falsearía el umbral (Ib comparable a Idiv). Por eso MOS: la decisión técnica del proyecto.

05 · Informe en código

Predicciones + dictamen con medidas

Función del proyecto completo: predice, compara con medidas y dictamina:

Python en tu navegador. Cargá tus medidas reales y ejecutá el dictamen.

def predecir(vs=5.0, r_preset=47000, r_dia=2000, r_noche=200000):
    vg_dia = vs * r_dia / (r_preset + r_dia)
    vg_noche = vs * r_noche / (r_preset + r_noche)
    print(f"Vg día={vg_dia:.2f}V (OFF) noche={vg_noche:.2f}V (ON)")
    return vg_dia, vg_noche


def dictaminar(vg_dia_m, vg_noche_m, vg_dia_p, vg_noche_p, tol=0.15):
    for nombre, m, p in [("día", vg_dia_m, vg_dia_p), ("noche", vg_noche_m, vg_noche_p)]:
        err = abs(m - p) / max(p, 0.1)
        print(f"{nombre}: med {m}V vs pred {p:.2f}V -> {'OK' if err <= tol else 'REVISAR'}")
    return True


pred = predecir()
dictaminar(0.25, 3.9, *pred)

Con medidas 0,5 V / 3,5 V: ¿dictamina OK? ¿Qué causa buscarías primero?

Barrido del preset

Ver el umbral moverse con el ajuste:

def barrer_preset(vs=5.0, r_noche=200000):
    for rp in [10000, 47000, 100000]:
        vg = vs * r_noche / (rp + r_noche)
        print(f"Preset {rp}: Vg noche={vg:.2f}V")


barrer_preset()

06 · Analogía programador

MVP con sensores

  1. 1
    MVP = sensor + umbral + salida.

    Sin histéresis ni app: el producto mínimo que sensa y actúa. Shippearlo enseña más que perfeccionarlo.

  2. 2
    Preset = config.

    Umbral ajustable en campo sin recompilar: feature flag con destornillador.

  3. 3
    Informe = README.

    Otro lo repite solo con tu documento: definición de terminado del hardware.

07 · Exploración

Laboratorio: fases del integrador

Elegí tu fase: el laboratorio da objetivo, verificación y criterio de avance para no saltear pasos.

GUÍA 35

Fase → visto

fase → visto

ObjetivoVg 0,2 / 4,0 V
Verificar conTapado vs sol
Trampa típicaLuz parásita de mesa
Visto para avanzarDos valores estables

Fase divisor: 0,2 / 4,0 V estables.

Preguntas para explorar

  1. ¿Por qué medir el divisor sin el MOS primero?
  2. ¿Qué revela Vds de 2 V en marcha nocturna?
  3. ¿Qué fase convierte el montaje en proyecto aprobado?
Ver respuestas sugeridas
  1. Porque aísla culpas: si el divisor ya falla, el MOS es inocente. Integración por capas (Tema 35, curso 2).
  2. Gate flojo (preset mal, Vgs insuficiente) o MOS no logic: no satura. Medir Vg para discriminar.
  3. El documento repetible: sin informe es un montaje que anda; con él, un proyecto.

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

«Con BJT era lo mismo»

No: la base cargaría el divisor (mA vs 0,1 mA) y falsearía el umbral. MOS por arquitectura, no por gusto.

«Preset al azar hasta que ande»

El preset centra un diseño calculado, no reemplaza el cálculo. Girar sin predecir es tuning ciego.

«Parpadea al atardecer: está roto»

Es normal sin histéresis (zona lineal del MOS en el umbral): documentado como comportamiento, no como falla.

«LED directo al drain sin R»

El MOS no limita corriente: sin R serie el LED muere igual que con pila directa. R siempre, con o sin transistor.

09 · Práctica guiada

Ejercicios de integración

Ejercicio 1: predecir y medir

Con predecir(): Vg día/noche. Montá y medí ambas. Ejecutá dictaminar() con tus números. ¿Verde?

Ver solución razonada

Predicho 0,20/4,05 V. Medido típico 0,22/4,0 V: errores 8 % y 1 % → aprobado. Más desvío = luz parásita o preset distinto.

Ejercicio 2: mover el umbral

Con barrer_preset(): ¿qué preset centra el umbral si tu noche real da LDR 100k? Recalculá Vg noche.

Ver solución

Con 100k: Vg = 5×100/147 ≈ 3,4 V (sigue ON). Para centrar distinto, preset mayor achica el margen día... el diseño se adapta al lugar, no al revés.

Ejercicio 3: agregar relé

Sumá relé 5 V en paralelo con el LED (con su diodo). ¿Cambia Vg? ¿Itot? ¿Dictamen térmico del MOS?

Ver solución

Vg no cambia (gate no carga). Itot ≈ 9 + 71 = 80 mA; P MOS ≈ 0,14 mW: frío. Relé con diodo + LED conviven en el mismo drain.

10 · Síntesis

Ideas para recordar

  • LDR + preset 47k: umbral ajustable 0,2/4,0 V verificado.
  • MOS no carga el divisor: diseño exacto y barato en corriente.
  • LED con su R; relé con su diodo; todo al mismo drain.
  • Medir por fases, dictaminar con tolerancia, documentar repetible.
  • Parpadeo en umbral = normal sin histéresis (curso 4).

Diez familias en un módulo que trabaja solo. Solo falta cerrar: en el próximo y último tema, balance del curso y puente al 4.