Quais são os sensores de fotocélula?
O sensor fotocélula é um tipo de resistor sensível à luz que varia sua resistividade dependendo da intensidade da luz que recebe. Esses sensores geralmente são conectados a um circuito elétrico ou eletrônico. Quando a intensidade da luz é menor, a resistência é maior.
Isso acontece à medida que o aumento da energia ou intensidade da luz permite o fluxo de mais elétrons, reduzindo assim a resistência. Células de material semicondutor de alta resistência, como células de sulfeto de cádmio, são usadas em sensores de fotocélulas, pois são sensíveis à luz infravermelha. Materiais como antimonito de índio (InSb), seleneto de chumbo (PbSe) e sulfeto de chumbo (PbS) também substituem as células de sulfeto de cádmio às vezes.
Conteúdo
- Como é construído um sensor fotocélula?
- Qual é o princípio de funcionamento de um sensor fotocélula?
- Circuito sensor de fotocélula
- Quais são os tipos de fotocélulas?
- Quais são as aplicações dos sensores fotocélulas?
Como é construído um sensor fotocélula?
Um sensor fotocélula é construído com um tubo de vidro evacuado que compreende dois eletrodos como um emissor e um coletor. O terminal emissor geralmente tem um formato cilíndrico semi-oco e está sempre disposto em um potencial negativo.
O terminal coletor assume a forma de um metal que pode ser fixado no eixo do emissor parcialmente cilíndrico. O terminal coletor geralmente é mantido em um terminal positivo. O tubo de vidro evacuado é então fixado sobre uma base não metálica e pinos estão presentes na base para proporcionar uma conexão externa.
Qual é o princípio de funcionamento de um sensor fotocélula?
O efeito fotoelétrico interno constitui a base do princípio de funcionamento dos sensores fotocélulas. Afirma que quando uma superfície metálica é bombardeada com energia luminosa ou fótons, os elétrons livres na superfície metálica podem ficar excitados e saltar para fora da rede metálica, resultando no fluxo de elétrons ou corrente elétrica.
A emissão de elétrons de superfícies metálicas pode ocorrer somente quando os fótons bombardeados atingem uma certa frequência limite que corresponde à menor energia necessária aos elétrons para quebrar as ligações metálicas. Este fenômeno fotoelétrico é utilizado para variar a resistência elétrica em uma fotocélula.
A placa emissora está conectada ao terminal negativo e a placa coletora está conectada ao terminal positivo. Quando a frequência da luz recebida pela placa emissora excede uma frequência limite, ocorre o fluxo de elétrons. a placa coletora é conectada ao terminal positivo para que o fluxo de elétrons seja em direção ao coletor. Se a energia da luz radiante aumentar, o fluxo de corrente dentro do circuito também aumentará.
Circuito sensor de fotocélula
O circuito do sensor de fotocélula também é chamado de circuito de detecção de escuridão ou circuito comutado por transistor. Os componentes necessários para construir um circuito sensor de fotocélula são placa de ensaio, bateria-9V, fios de jumper, transistor 2N222A, resistores de 22 kilo-ohm, 47 ohms, fotocélula e LED. O circuito fotossensor é capaz de funcionar em duas condições: quando há luz e quando há escuridão.
Quando há luz, a resistência da fotocélula é menor. Conseqüentemente, a corrente flui principalmente através da fotocélula e do R2 resistor. Nesse caso, o transistor passa a funcionar como um isolante que corta o fluxo de corrente que passa pelo LED e pelo R1 resistor.
Quando está escuro, a resistência da fotocélula é alta. Conseqüentemente, a corrente fluiria através do transistor em direção ao emissor. Quando a energia é recebida pelo terminal base, o transistor se comporta como um condutor. Isso permite o fluxo de corrente através da resistência R1 e o LED.
Quais são os tipos de fotocélulas?
Os sensores de fotocélula podem ser divididos em 4 tipos principais:
Células fotovoltaicas:
As células fotovoltaicas funcionam segundo o princípio do efeito fotovoltaico para converter a energia luminosa diretamente em energia elétrica. Essas células podem gerar uma força eletromotriz que depende da quantidade de energia radiante recebida. As células de silício de junção única comumente usadas produzem uma tensão máxima de circuito aberto de cerca de 0.5 a 0.6 Volts. Essas células usam selênio como material fotovoltaico. Além da geração de energia elétrica, as células fotovoltaicas também funcionam como fotodetectores. Células fotocondutoras e células fotoemissivas também têm uma finalidade semelhante.
Foto-resistências:
Foto-resistores ou resistores dependentes de luz ou LDR são instrumentos que podem alterar sua própria resistência interna dependendo da quantidade de energia luminosa incidente. Quando a intensidade da luz é menor, a resistência é maior. Isso acontece porque o aumento da energia ou intensidade luminosa permite o fluxo de mais elétrons, reduzindo assim a resistência.
Células de material semicondutor de alta resistência, como células de sulfeto de cádmio, são usadas em sensores fotocélulas, pois são sensíveis à luz infravermelha. Materiais como antimoneto de índio (InSb), seleneto de chumbo (PbSe) e sulfeto de chumbo (PbS) também substituem às vezes as células de sulfeto de cádmio. Os fotorresistores demoram muito mais tempo (cerca de alguns segundos) para responder à luz exposta.
Células de Golay:
Uma célula Golay é geralmente usada para detectar radiações infravermelhas. Essas células consistem em um cilindro de placa de metal enegrecido que é preenchido com gases nobres como o xenônio em uma extremidade. Quando as radiações infravermelhas incidem sobre a placa metálica, o gás xenônio aquece e torce o diafragma elástico presente na outra extremidade do cilindro. O movimento do diafragma ajuda a encontrar a saída da fonte de energia.
Fotomultiplicador:
Um fotomultiplicador é um dispositivo usado para multiplicar ou aumentar a luz borrada ou pouco clara cerca de 100 milhões de vezes. Os fotomultiplicadores são extremamente sensíveis e capazes de detectar luz muito fraca. Os fotomultiplicadores são de três tipos: fotomultiplicador magnético, fotomultiplicador eletrônico e fotomultiplicador de silício.
Quais são as aplicações dos sensores fotocélulas?
Os sensores fotocélulas são usados para diversas finalidades, como:
- Luzes de rua automáticas.
- Alarmes contra roubo.
- Cronômetros de corrida.
- Fabricação de robôs.
- Medidores de exposição de câmeras.
- Interruptores automáticos.
- Lux metros.
- Luzes de automóveis.
- Aspersores de irrigação automáticos.
- Portas automáticas.
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