Cosa sono i sensori delle fotocellule?
Il sensore a fotocellula è un tipo di resistore fotosensibile che varia la sua resistività a seconda dell'intensità della luce che riceve. Questi sensori sono generalmente collegati a un circuito elettrico o elettronico. Quando l'intensità della luce è inferiore, la resistenza è maggiore.
Ciò accade poiché l'aumento dell'energia o dell'intensità della luce consente il flusso di più elettroni, riducendo così la resistenza. Le celle di materiale semiconduttore ad alta resistenza come le celle di solfuro di cadmio sono utilizzate nei sensori fotocellule poiché sono sensibili alla luce IR. Anche materiali come l'antimonide di indio (InSb), il seleniuro di piombo (PbSe) e il solfuro di piombo (PbS) sostituiscono a volte le cellule di solfuro di cadmio.
Contenuti
- Come è costruito un sensore a fotocellula?
- Qual è il principio di funzionamento di un sensore a fotocellula?
- Circuito sensore fotocellula
- Quali sono i tipi di fotocellule?
- Quali sono le applicazioni dei sensori a fotocellula?
Come è costruito un sensore a fotocellula?
Un sensore fotocellula è costruito con un tubo di vetro sotto vuoto che comprende due elettrodi come un emettitore e un collettore. Il terminale dell'emettitore ha generalmente una forma cilindrica semicava ed è disposto sempre a potenziale negativo.
Il terminale del collettore assume la forma di un metallo fissabile sull'asse dell'emettitore parzialmente cilindrico. Il terminale del collettore è generalmente mantenuto su un terminale positivo. Il tubo di vetro evacuato viene quindi fissato su una base non metallica e sulla base sono presenti perni per predisporre un collegamento esterno.
Qual è il principio di funzionamento di un sensore a fotocellula?
L'effetto fotoelettrico interno costituisce la base del principio di funzionamento dei sensori a fotocellula. Afferma che quando una superficie metallica viene bombardata con energia luminosa o fotoni, gli elettroni liberi sulla superficie metallica possono eccitarsi e saltare fuori dal reticolo metallico provocando un flusso di elettroni o corrente elettrica.
L'emissione di elettroni dalle superfici metalliche può avvenire solo quando i fotoni bombardati raggiungono una certa frequenza di soglia che corrisponde alla minima energia necessaria agli elettroni per rompere i legami metallici. Questo fenomeno fotoelettrico viene utilizzato per variare la resistenza elettrica in una fotocellula.
La piastra di emissione è collegata al terminale negativo e la piastra di raccolta è collegata al terminale positivo. Quando la frequenza della luce ricevuta dalla piastra emettitrice supera una frequenza di soglia, avviene il flusso di elettroni. la piastra del collettore è collegata al terminale positivo in modo che il flusso di elettroni sia verso il collettore. Se si aumenta l'energia della luce radiante aumenterà anche il flusso di corrente all'interno del circuito.
Circuito sensore fotocellula
Il circuito del sensore della fotocellula è anche chiamato circuito di rilevamento del buio o circuito commutato a transistor. I componenti necessari per costruire un circuito del sensore della fotocellula sono breadboard, batteria da 9 V, cavi di collegamento, transistor 2N222A, resistori da 22 kilo-ohm, 47 ohm, fotocellula e LED. Il circuito del fotosensore è in grado di funzionare in due condizioni: quando c'è luce e quando c'è buio.
Quando c'è luce la resistenza della fotocellula diminuisce. Quindi la corrente scorre principalmente attraverso la fotocellula e l'R2 resistore. In questo caso il transistor inizia a funzionare come un isolante che interrompe il flusso di corrente attraverso il LED e l'R1 resistenza.
Quando è buio la resistenza della fotocellula è elevata. Quindi, la corrente fluirebbe attraverso il transistor verso l'emettitore. Quando l'alimentazione viene ricevuta dal terminale di base, il transistor si comporta come un conduttore. Ciò consente il flusso di corrente attraverso la resistenza R1 e il LED.
Quali sono i tipi di fotocellule?
I sensori delle fotocellule possono essere suddivisi in 4 tipi principali:
Celle fotovoltaiche:
Le celle fotovoltaiche funzionano secondo il principio dell'effetto fotovoltaico per convertire l'energia luminosa direttamente in energia elettrica. Queste celle possono generare una forza elettromotrice che dipende dalla quantità di energia radiante ricevuta. Le celle in silicio a giunzione singola comunemente utilizzate producono una tensione massima a circuito aperto compresa tra 0.5 e 0.6 Volt. Queste celle utilizzano il selenio come materiale fotovoltaico. Oltre alla generazione di energia elettrica, le celle fotovoltaiche funzionano anche come fotorilevatori. Anche le cellule fotoconduttrici e le cellule fotoemissive hanno uno scopo simile.
Foto-resistenze:
Fotoresistori o resistori dipendenti dalla luce o LDR sono strumenti che possono alterare la propria resistenza interna a seconda della quantità di energia luminosa incidente. Quando l'intensità della luce è inferiore, la resistenza è maggiore. Ciò accade poiché l'aumento dell'energia o dell'intensità della luce consente il flusso di più elettroni, riducendo così la resistenza.
Le celle in materiale semiconduttore ad alta resistenza come le celle al solfuro di cadmio vengono utilizzate nei sensori fotocellule poiché sono sensibili alla luce IR. Materiali come l'antimoniuro di indio (InSb), il seleniuro di piombo (PbSe) e il solfuro di piombo (PbS) sostituiscono a volte anche le celle di solfuro di cadmio. I fotoresistori impiegano un tempo molto più lungo (di circa pochi secondi) per rispondere alla luce esposta.
Celle di Golay:
Una cella Golay viene generalmente utilizzata per rilevare le radiazioni IR. Queste celle sono costituite da un cilindro di lamiera annerita riempito su un'estremità di gas nobili come lo xeno. Quando le radiazioni infrarosse cadono sulla piastra metallica, il gas xeno si riscalda e attorciglia il diaframma elastico presente all'altra estremità del cilindro. Il movimento del diaframma aiuta a trovare l'uscita della fonte di energia.
Fotomoltiplicatore:
Un fotomoltiplicatore è un dispositivo utilizzato per moltiplicare o migliorare la luce sfocata o poco chiara circa 100 milioni di volte. I fotomoltiplicatori sono estremamente sensibili e sono in grado di rilevare la luce molto debole. I fotomoltiplicatori sono di tre tipi: fotomoltiplicatore magnetico, fotomoltiplicatore elettronico e fotomoltiplicatore al silicio.
Quali sono le applicazioni dei sensori a fotocellula?
I sensori a fotocellula vengono utilizzati per una varietà di scopi come:
- Lampioni stradali automatici.
- Allarmi antifurto.
- Cronometri da gara.
- Produzione di robot.
- Esposimetri per fotocamere.
- Interruttori automatici.
- Luxmetri.
- Luci dell'automobile.
- Irrigatori automatici per l'irrigazione.
- Porte automatiche.
Per saperne di più sui sensori di luce visita https://techiescience.com/light-sensors/
Leggi anche:
- Cosa succede ad una cellula in una soluzione ipotonica
- Cellule eucariotiche vs cellule batteriche
- I cianobatteri sono unicellulari o multicellulari
- Velivoli a celle a combustibile
- I funghi hanno una parete cellulare
- I funghi sono multicellulari o unicellulari
- I lieviti sono multicellulari?
- Tipo di cellula batterica
Ciao, sono Sanchari Chakraborty. Ho fatto il Master in Elettronica.
Mi piace sempre esplorare nuove invenzioni nel campo dell'elettronica.
Sono uno studente desideroso, attualmente investito nel campo dell'ottica applicata e della fotonica. Sono anche membro attivo della SPIE (Società internazionale per l'ottica e la fotonica) e dell'OSI (Optical Society of India). I miei articoli hanno lo scopo di portare alla luce argomenti di ricerca scientifica di qualità in modo semplice ma informativo. La scienza si è evoluta da tempo immemorabile. Quindi, faccio del mio meglio per attingere all'evoluzione e presentarla ai lettori.
Collegiamoci attraverso