Fotocellesensorer: konstruktion, kredsløb, 4 vigtige typer

Hvad er fotocellerne?

Fotocellesensor er en type lysfølsom modstand, der varierer dens resistivitet afhængigt af intensiteten af ​​det lys, den modtager. Disse sensorer er generelt forbundet med et elektrisk eller elektronisk kredsløb. Når lysintensiteten er lavere, er modstanden højere.

Dette sker, da stigningen i lysenergi eller intensitet tillader strømmen af ​​flere elektroner, hvorved modstanden reduceres. Højresistens halvledermaterialeceller som cadmiumsulfidceller bruges i fotocellesensorer, da de er følsomme over for IR-lys. Materialer som indiumantimonid (InSb), blyselenid (PbSe) og blysulfid (PbS) erstatter også til tider cadmiumsulfidceller.

Indhold

Hvordan konstrueres en fotocellesensor?

En fotocellesensor er konstrueret med et evakueret glasrør, som består af to elektroder som en emitter og en solfanger. Emitterterminalen har generelt en semi-hul cylindrisk form og er altid anbragt ved et negativt potentiale.

Samlerterminalen har form eller form af et metal, der kan fastgøres ved aksen af ​​den delvist cylindriske emitter. Kollektorterminalen holdes generelt ved en positiv terminal. Det evakuerede glasrør fastgøres derefter over en ikke-metallisk base, og stifter er til stede ved basen for at sørge for en udvendig forbindelse.

Hvad er funktionsprincippet for en fotocellsensor?

Den interne fotoelektriske effekt danner grundlaget for arbejdsprincippet for fotocellesensorer. Den siger, at når en metaloverflade bliver bombarderet med lysenergi eller fotoner, kan de frie elektroner på metaloverfladen blive ophidsede og springe ud af metalgitteret, hvilket resulterer i strømmen af ​​elektroner eller elektrisk strøm.

Elektronemissionen fra metaloverflader kan kun forekomme, når de bombarderede fotoner når en vis tærskelfrekvens, der svarer til den mindste energi, som elektronerne behøver for at bryde metalbindingerne. Dette fotoelektriske fænomen bruges til at variere den elektriske modstand i en fotocelle.

Emitterpladen er forbundet til den negative terminal, og samlerpladen er forbundet med den positive terminal. Når frekvensen af ​​det lys, der modtages af emitterpladen, overstiger en tærskelfrekvens, finder elektronstrømmen sted. samlerpladen er forbundet til den positive terminal, så elektronstrømmen ville være mod samleren. Hvis energien fra det strålende lys øges, vil strømmen inden i kredsløbet også øges.

Fotocelle sensorkredsløb

Fotocellensensorkredsløb kaldes også et mørkt sensingskredsløb eller et transistorkoblet kredsløb. Komponenterne, der kræves for at konstruere et fotocelle sensorkredsløb, er breadboard, batteri-9V, jumper ledninger, transistor 2N222A, modstande-22 kilo-ohm, 47 ohm, fotocelle og LED. Fotosensorkredsløbet er i stand til at arbejde under to forhold: når der er lys, og når der er mørkt.

fotocellsensor
Et fotocelle sensorkredsløb.

Når der er lys, er fotocellens modstand mindre. Derfor strømmer strømmen hovedsageligt gennem fotocellen og R2 modstand. I dette tilfælde begynder transistoren at virke som en isolator, der afbryder strømmen gennem LED og R1 modstand.

Når der er mørkt, er fotocellens modstand høj. Derfor vil strømmen strømme gennem transistoren mod emitteren. Når strømmen modtages af baseterminalen, opfører transistoren sig som en leder. Dette tillader strøm gennem modstanden R1 og LED.

Hvad er typerne af fotoceller?

Fotocellsensorer kan opdeles i 4 hovedtyper:

Solceller:

Solceller arbejder på princippet om solcelleanvendelse for at omdanne lysenergi direkte til elektrisk energi. Disse celler kan generere en elektromotorisk kraft, der afhænger af mængden af ​​modtaget strålingsenergi. De almindeligt anvendte siliciumceller med enkelt kryds producerer en maksimal spænding med åbent kredsløb på omkring 0.5 til 0.6 volt. Disse celler bruger selen som fotovoltaisk materiale. Ud over genereringen af ​​elektrisk energi fungerer solceller også som fotodetektorer. Fotoledende celler og fotoemissive celler tjener også et lignende formål.

Solcelle 2
En krystallinsk solcelle solcellecelle. Billedkilde: Ukendt forfatter, Solcelle, markeret som offentligt domæne, flere detaljer om Wikimedia Commons

Fotomodstande:

Fotomodstande eller lysafhængige modstande eller LDR er instrumenter, der kan ændre deres egen indre modstand afhængigt af mængden af ​​indfaldende lysenergi. Når lysintensiteten er lavere, er modstanden højere. Dette sker, da stigningen i lysenergi eller intensitet tillader strømmen af ​​flere elektroner, hvorved modstanden reduceres.

Højresistens halvledermaterialeceller som cadmiumsulfidceller bruges i fotocellesensorer, da de er følsomme over for IR-lys. Materialer som indiumantimonid (InSb), blyselenid (PbSe) og blysulfid (PbS) erstatter også til tider cadmiumsulfidceller. Fotomodstande tager meget længere tid (ca. et par sekunder) for at reagere på det udsatte lys.

LDR 1480405 6 7 HDR Enhancer 1 1
En fotomodstand. eller LDR. Billedkilde: © Nevit Dilmen, LDR 1480405 6 7 HDR Enhancer 1CC BY-SA 3.0

Golay celler:

En Golay-celle bruges generelt til at registrere IR-stråling. Disse celler består af en sort metalpladecylinder, der er fyldt med ædelgasser som Xenon i den ene ende. Når de infrarøde strålinger falder på metalpladen, bliver xenongassen varmet op og vrider den elastiske membran, der er til stede i den anden ende af cylinderen. Bevægelsen af ​​membranen hjælper med at finde udgangen af ​​energikilden.

330px Golay Cell Schematic.svg
Et skematisk diagram af Golay-celle. Billedkilde: Ehab Ebeid, Oprindeligt Tls60 Golay_Cell_Schematic.pngGolay celle skematiskCC BY 3.0

Fotomultiplikator:

En fotomultiplikator er en enhed, der bruges til at multiplicere eller forstærke sløret eller uklart lys omkring 100 millioner gange. Fotomultiplikatorer er ekstremt følsomme og er i stand til at detektere meget svagt lys. Fotomultiplikatorer er af tre typer, magnetisk fotomultiplikator, elektronisk fotomultiplikator og silicium fotomultiplikator.

1920px PhotoMultiplierTubeAndScintillator.svg
Et skematisk diagram over et fotomultiplikatorrør. Billedkilde: Qwerty123uiopPhotoMultiplierTubeAndScintillatorCC BY-SA 3.0

Hvad er anvendelsen af ​​fotocellsensorer?

Fotocelle sensorer bruges til en række formål som:

  • Automatiske gadebelysning.
  • Tyverialarmer.
  • Race timere.
  • Robotproduktion.
  • Kameraeksponeringsmålere.
  • Automatiske afbrydere.
  • Lux meter.
  • Billys.
  • Automatiske vandingssprinklere.
  • Automatiske døre.

For at vide mere om lyssensorer besøg https://lambdageeks.com/light-sensors/

Læs også:

Efterlad en kommentar