O que é um sensor de luz?
Um sensor de luz é um instrumento fotoelétrico que converte a energia da luz ou fótons (que podem variar do espectro infravermelho ao ultravioleta) em um sinal elétrico (elétrons). O sensor de luz gera um sinal de saída elétrico com uma energia correspondente à energia de luz de entrada. Sensores de luz também são chamados de fotossensores ou sensores fotoelétricos.
Conteúdo
- Qual é o princípio dos sensores de luz?
- Como funciona um sensor de luz?
- Quais são os tipos de sensores de luz?
- Quais são as aplicações de um sensor de luz?
Qual é o princípio dos sensores de luz?
O princípio de funcionamento do sensor de luz é baseado no efeito fotoelétrico interno, que afirma que quando a energia da luz ou fótons são bombardeados em uma superfície de metal, pode fazer com que os elétrons livres do metal se excitem e saltem, resultando em fluxo de elétrons ou corrente elétrica . A quantidade de corrente produzida depende da energia do fóton (isto é, comprimento de onda da luz). A emissão de elétrons da superfície do metal ocorre somente depois que a luz atinge um certo limiar de frequência que corresponde à energia mínima necessária para que os elétrons quebrem as ligações metálicas.
Como funciona um sensor de luz?
O sensor de luz consiste em um tubo fotoelétrico de altíssima precisão. No interior do tubo fotoelétrico está presente uma pequena placa metálica plana que é composta por “dois tubos tipo agulha”. O impacto da luz nas extremidades do tubo fotoelétrico quando uma pressão fixa reversa é aplicada resulta na liberação de elétrons ou corrente elétrica. A geração de corrente elétrica ou a variação na corrente elétrica demonstra a presença de energia luminosa, ou seja, detecta a luz.
Quais são os tipos de sensores de luz?
Os sensores de luz podem ser de vários tipos. Esses sensores podem gerar energia na presença de luz ou várias outras propriedades elétricas. Os tipos mais comuns de sensores de luz são células fotovoltaicas, fotodiodos, fotorresistores e fototransistores.
Células fotovoltaicas:
As células fotovoltaicas, como o nome sugere, seguem o princípio do efeito fotovoltaico para converter a energia luminosa diretamente em energia elétrica. Essas células produzem uma força eletromotriz proporcional à energia radiante recebida. As células de silício de junção única mais populares geram uma tensão máxima de circuito aberto de cerca de 0.5 a 0.6 Volts. As células solares usam o selênio como material fotovoltaico.
Além de gerar e armazenar energia elétrica, as células fotovoltaicas também atuam como fotodetectores. As células fotocondutoras e as células fotoemissivas também fornecem uma função semelhante.
Fotodiodos:
Os sensores de luz fotodiodo são diodos que transformam a energia da luz em um fluxo de elétrons. Os fotodiodos são comparáveis aos diodos de junção PN comuns, mas em vez de um invólucro opaco, esses diodos têm uma lente transparente para focalizar a luz na junção PN. Esses diodos são mais sensíveis à luz com comprimentos de onda mais longos, ou seja, luz pertencente ao espectro vermelho e infravermelho do que o espectro visível ou ultravioleta. Silício e germânio são os materiais mais comumente usados em tais diodos. Como os fotodiodos são sensíveis à luz infravermelha, eles oferecem muitas aplicações na medicina.
Foto-resistências:
Os resistores de foto também são conhecidos como resistores dependentes de luz ou LDR. Foto-resistores são dispositivos que variam sua resistência com base na quantidade de energia luminosa que recebe. Quanto menor a intensidade da luz, maior é a resistência. Isso ocorre porque mais luz (intensidade) garante mais fluxo de elétrons e, portanto, menos resistência. As células de sulfeto de cádmio (um material semicondutor de alta resistência) que são sensíveis à luz infravermelha, são usadas principalmente em fotorresistências. Às vezes, materiais como antimoneto de índio (InSb), seleneto de chumbo (PbSe) e sulfeto de chumbo (PbS) também são usados. Os fotorresistores demoram consideravelmente mais (cerca de alguns segundos) para responder à luz exposta.
Foto-transistores:
Os fototransistores podem ser referidos como fotodiodos com amplificação. Os fototransistores têm uma junção PN com base em coletor polarizada reversa que é exposta à fonte de energia de luz radiante. Os fototransistores são muito mais sensíveis (cerca de 50 a 100 vezes) em comparação com os fotodiodos devido à amplificação. Os fototransistores têm transistores NPN bipolares com a região da base desconectada eletricamente. Aqui, a energia da luz radiante é focada na junção da base por uma lente transparente. Os fototransistores são amplamente usados em telefones celulares e automóveis.
Quais são as aplicações de um sensor de luz?
Ao longo dos anos, os sensores de luz têm sido usados para uma variedade de aplicações, como:
Células solares:
As células fotovoltaicas são comumente usadas como células solares para gerar eletricidade. Com o passar dos anos, à medida que o uso de fontes renováveis de energia se tornou muito popular, as células solares assumiram um papel extremamente importante. Com a invenção das células solares, foi possível fornecer energia elétrica a lugares remotos.
Eletrônicos de consumo:
Sensores de luz são usados para executar uma ampla gama de funções em smartphones e tablets. Os sensores de movimento e sensores de brilho automático presentes em smartphones usam detectores de luz como foto-transistores. Dispositivos de controle remoto que operam em luz infravermelha também utilizam fotodiodos para realizar suas funções.
Automóveis:
Sensores de luz ou detectores de luz são usados em automóveis para detectar a luz ambiente circundante. Esses detectores ligam automaticamente as luzes do automóvel quando escurece. Hoje em dia, os detectores de luz também são usados para garantir uma direção e estacionamento seguros em diversos modelos de automóveis.
Dispositivos de segurança:
Sensores de luz são comumente usados para processar cargas de remessa, a fim de garantir se as caixas estão devidamente lacradas ou não. Vários tipos de sensores de movimento também usam detectores de luz que detectam a variação na exposição da luz. Os fotodiodos também são usados em detectores de fumaça presentes em escritórios, aeroportos, trens, etc.
Dispositivos agrícolas:
Com o desenvolvimento da tecnologia, os sensores de luz também contribuíram para o campo da agricultura. Esses sensores detectam a quantidade de luz ambiente ao redor para ativar o sistema de irrigação por aspersão. Sensores de luz ativam os aspersores somente quando a intensidade da luz solar é menor para garantir a hidratação adequada das lavouras.
Para saber mais sobre a energia da luz visite https://techiescience.com/light-energy-light-energy-examples-and-uses/
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