AUIN 1516 sensor G1. Sensor de luminosidad es un mecanismo o componente electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz.

Transcripción

1 Contingut 1 Sensor de luminosidad 2 Introducción AUIN 1516 sensor G1 3 Tipos de dispositivos de fotoeléctricos 3.1 Fotoemisora 3.2 Fotoconductor 3.3 Fotovoltaica 3.4 Fotojunction 4 Cómo funciona el sensor de luminosidad 4.1 Robot NXT 4.2 La célula de resistencia dependiente de la luminosidad (LDR) 4.3 Circuito amplificador del fotodiodo 4.4 Circuito fototransistor 5 Aplicaciones 5.1 Sensor de luz ambiental en el teléfono de movil 5.2 Alarmas antirrobo 5.3 Puertas de garaje 5.4 Escáneres de código de barras 5.5 Luz de la calle 6 Referencias Sensor de luminosidad Sensor de luminosidad es un mecanismo o componente electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Introducción Un sensor de luminosidad genera una señal de salida que indica la intensidad de la luz. El sensor mide la energía radiante que existe en un rango muy estrecho de frecuencias que oscila en la frecuencia de infrarrojos a visible hasta ultravioleta en el espectro de luz. El sensor de luminosidad es un dispositivos pasivos que convierten esta energía de la luz sea visible o en las partes infrarroja del espectro en una señal eléctrica. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luminosidad, y un componente receptor que percibe la luminosidad generada por el emisor. Sensores de luminosidad son más comúnmente conocidos como dispositivos fotoeléctricos o fotosensores debido a la conversión de energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones). Tipos de dispositivos de fotoeléctricos Dispositivos fotoeléctricos se pueden agrupar en dos categorías principales, los que generan electricidad cuando se ilumina, como la energía fotovoltaica o de foto emissives. Otros, los que cambian sus propiedades eléctricas de alguna manera como fotoresistores o fotoconductores. Este conduce a la siguiente clasificación de los dispositivos: Fotoemisora Cuatro tipos de fotoemisora Estos son dispositivos de fotos que liberan electrones libres de un material sensible a la luminosidad. Fotoemisoras operan de acuerdo con el efecto fotoeléctrico. Fotones entrantes golpean un fotocátodo y luego golpeando electrones del superficie que se sienten atraídos por un ánodo. Así corriente es dependiente de la frecuencia y la intensidad de los fotones entrantes. La cantidad de energía que los fotones tengan depende de la frecuencia de la luz y cuanto mayor sea la frecuencia. Cuanto más energía que los fotones tengan, es más posible para que convertir de la energía luminosa en energía eléctrica. En estos dispositivos no se lleva a cabo la amplificación, por lo que la corriente a través del dispositivo es típicamente del orden de unos pocos microamperios. El rango de longitud de onda de la luz sobre la que el dispositivo es sensible depende del material utilizado para el cátodo fotoemisora. Un cátodo de cesio antimonio da un dispositivo que es muy sensible en el color violeta a la región ultravioleta con la sensibilidad caerse a la ceguera a la luz roja. Cesio sobre plata oxidada da un cátodo que es más sensible a los rayos infrarrojos a la luz roja, cayendo hacia el azul, donde la sensibilidad es baja pero no es cero. Los dispositivos de vacío tienen una corriente de ánodo casi constante para un determinado nivel de la iluminación con respeto al voltaje de ánodo. Dispositivos llenos de gas son más sensibles pero la respuesta de frecuencia modulada de la iluminación se cae en frecuencias más bajas en comparación con los dispositivos de vacío. La respuesta de frecuencia de los dispositivos de vacío está generalmente limitado por el tiempo de tránsito de los electrones del cátodo al ánodo. Una aplicación importante de la fotoemisor fue la lectura de pistas de sonido ópticas para películas proyectadas. Fotoemisora fueron utilizados en una variedad de aplicaciones de detección de la luminosidad hasta que fueron reemplazadas por fotoresistores y fotodiodos.

2 LDR LDR cuando se detecta luz Fotoconductor Estos dispositivos de fotos varían su resistencia eléctrica cuando se someten a la luz. Fotoconductividad es el resultado de la luz que golpean un material semiconductor que controla el flujo de corriente a través de él. Por lo tanto, más luz a aumentar la corriente de un voltaje aplicado dado. Un sensor de luminosidad de fotoconductor no produce electricidad pero simplemente cambia sus propiedades físicas cuando se someta a la energía luminosa. El tipo más común de dispositivo de fotoconductora es el fotoresistor que cambia su resistencia eléctrica en respuesta a los cambios en la intensidad de luz. Fotoresistor son dispositivos semiconductores que utilizan energía de la luz para controlar el flujo de electrones, y por lo tanto, la corriente que fluye a través de ellos. El material fotoconductor más común es el cadmio sulfuro utiliza en fotocélulas LDR. LDR es Light Dependant Resistor o resistor dependiente de la luminosidad. Un LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz. LDR está hecho de una pieza de material semiconductor expuestas como sulfuro de cadmio que cambia su resistencia eléctrica a partir de varios miles de ohmios en la oscuridad a sólo unos pocos cientos ohmios cuando la luz cae a la superficie mediante la creación de pares electrón-hueco en el material. El efecto neto es una mejora en su conductividad con una disminución en la resistencia de un aumento en la iluminación. Además, las células fotoresistive tienen un tiempo de respuesta largo que requiere muchos segundos para responder a un cambio en la intensidad de la luz. Los materiales utilizados como el sustrato de semiconductor incluyen, sulfuro de plomo, seleniuro de plomo, antimonio de indio que detectan la luz en el rango infrarrojo con el más comúnmente utilizado de todos los sensores de luminosidad de fotoresistive siendo sulfuro de cadmio. Sulfuro de cadmio se utiliza en la fabricación de células fotoconductores porque su curva de respuesta espectral coincide exactamente con el ojo humano e incluso puede ser controlado usando un simple antorcha como fuente de luz. Típicamente entonces, tiene una longitud de onda pico de sensibilidad de aproximadamente 560 nm a 600 nm en el rango espectral visible. La célula solar que utiliza dispositivos de fotovoltaicas en los hogares Fotovoltaica Estos dispositivos de fotos generan un campo electromagnético en proporción a la energía de la luz radiante recibida y es similar en efecto a la fotoconductividad. La energía luminosa cae en dos materiales semiconductores emparedadas juntas creando una tensión de aproximadamente 0,5 V. El tipo más común de sensor de luminosidad de fotovoltaica es la célula solar. Las células solares convierten la energía de la luminosidad directamente en energía eléctrica de CC en la forma de un voltaje o corriente a una fuente de una carga resistiva como la luminosidad, la batería o el motor. Luego, las células fotovoltaicas son similares en muchos aspectos a una batería ya que suministran alimentación de CC. Sin embargo, a diferencia de los otros dispositivos de fotos que hemos visto que utilizan intensidad de la luminosidad incluso de una antorcha para operar, las células solares de fotovoltaicas funcionan mejor uso de los soles de energía radiante. Las células solares se utilizan en muchos tipos diferentes de aplicaciones para ofrecer una fuente de alimentación alternativa de las baterías convencionales como en las calculadoras, satélites y ahora en los hogares que ofrecen una forma de energía renovable. Las células fotovoltaicas están hechas de uniones PN de silicio monocristalino, los mismos que fotodiodos con una región sensible a la luz muy grande pero se utilizan sin la polarización inversa. Tienen las mismas características que un gran fotodiodo cuando en la oscuridad. Cuando se ilumina la energía de la luz hace que los electrones fluyen a través de la unión PN y una célula solar individuo puede generar una tensión de circuito abierto de alrededor de 0.58 V (580 mv). Las células solares tienen un positivo y a un lado negativo al igual que una batería. Las células solares individuales pueden ser conectados entre ellas en serie para formar paneles solares que aumenta la tensión de salida o conectados entre ellas en paralelo para aumentar la corriente disponible. Paneles solares comercialmente disponibles se clasifican en vatios, que es el producto de la tensión de salida y la corriente cuando está completamente iluminado.

3 Fotodiodo Fotojunction Estos dispositivos de fotos son principalmente dispositivos semiconductores verdaderos como el fotodiodo o fototransistor que utilizan luminosidad para controlar el flujo de electrones y huecos a través de su unión PN. Dispositivos de fotojunction están diseñados específicamente para la aplicación del detector y la penetración de la luz con su respuesta espectral sintonizado a la longitud de onda de la luz incidente. Dispositivos de fotojunction son básicamente los sensores de luminosidad de unión PN o detectores a base de semiconductores de silicio PN uniones que son sensibles a la luz y que pueden detectar tanto la luz visible e infrarrojos niveles de luz. Dispositivos de fotojunction se hacen específicamente para detección de la luminosidad. Estos tipos de sensores de luminosidad de fotoeléctricos incluyen el fotodiodo y el fototransistor. La construcción del sensor de luminosidad de fotodiodo es similar a la de un diodo de unión PN convencional, excepto que la carcasa exterior diodos es bien transparente o tiene una lente clara para enfocar la luz en la unión PN para una mayor sensibilidad. La unión responderá a la luz las longitudes de onda más largas en particular como la luz roja y la infrarroja en luz visible. Cómo funciona el sensor de luminosidad Robot NXT y su sensor de luminosidad Robot NXT Vamos a ver y estudiar un poco cómo funciona el sensor de luminosidad de producto mecánico mediante la observación del robot NXT. El robot NXT tiene un sensor de luminosidad que puede detectar el brillo de luz. Los sensores del robot NST envían información a través de los cables (similar a la sistema nervioso en el cuerpo de ser humano) que los conectan a la equipo que es el cuerpo cuadrado del robot NXT, que utiliza la información si su programa lo requiere. Sensores de luminosidad se realizan con la electrónica y permiten al sensor de distinguir entre los diferentes colores en el espectro de luz. Sin embargo, el sensor de luminosidad del robot NXT no detecta colores, sólo el brillo, también llamada intensidad.

4 El espectro de luz El sensor de luminosidad del robot NXT trabaja en 2 formas diferentes: - Es capaz de detectar la cantidad de luz ambiental y convertirlo en un valor numérico. Este valor se envía al ladrillo de NXT. - Se puede enviar la luz y detectar la cantidad que se refleja en un objeto. El sensor detecta el brillo de un objeto y la convierte en un valor numérico y la envía al ladrillo de NXT. Si no hay ningún objeto delante del sensor, envía un valor de cero. Observación de robot NXT Fotocelula La célula de resistencia dependiente de la luminosidad (LDR) La fotocélula es un dispositivo de muy bajo coste de uso frecuente en el oscurecimiento automático, detección de oscuridad para encender las luces de la calle "ON" y "OFF" y para aplicaciones de tipo de exposición metros fotográficas. Para aumentar la resistencia en la oscuridad y por lo tanto reducir la corriente oscura, la trayectoria resistiva forma un patrón en zig-zag a través del sustrato de cerámica. Resistencia contra la luminosidad de la fotocélula

5 Conexión de una resistencia dependiente de la luz en serie con una resistencia de serie en toda una única tensión de alimentación de CC tiene una gran ventaja. Aparecerá una tensión diferente en su unión para diferentes niveles de luz. La cantidad de caída de tensión en la resistencia en serie, se determina por el valor resistivo de la resistencia dependiente de la luz, produce un circuito muy práctico llamado un divisor de potencial. Como sabemos, la corriente a través de un circuito en serie es común y la tensión presente en de tensión. La resistencia de un LDR, con esta variación de la resistencia que se convertido en una variación de tensión en. Esta capacidad de generar diferentes tensiones será determinado por la fórmula divisor puede variar de aproximadamente 100? de la luz solar, a más de 10 M? en la oscuridad absoluta como se muestra. Circuito amplificador del fotodiodo Fotodiodos son sensores de luminosidad muy versátiles que pueden convertir su flujo de corriente tanto "ON" y "OFF" en nanosegundos y son utilizados comúnmente en cámaras, medidores de luz, unidades de CD y DVD-ROM, controles remotos de TV, escáneres, máquinas de fax y fotocopiadoras. Cuando se integra en circuitos amplificadores operacionales, fotodiodos se utilizan como detectores infrarrojos del espectro para comunicaciones de fibra óptica, circuitos de detección de movimiento de alarma antirrobo y numerosas imágenes, escaneo láser y sistemas de posicionamiento. Circuito amplificador del fotodiodo Circuito fototransistor Un dispositivo de fotojunction alternativa al fotodiodo es el fototransistor que es básicamente un fotodiodo con la amplificación. El sensor de luz de fototransistor tiene su colector-base de unión de PN polarizado inversamente exponiéndolo a la fuente de luz radiante. Fototransistores operan el mismo que el fotodiodo excepto que pueden proporcionan ganancia de corriente y son mucho más sensible que el fotodiodo. Las corrientes son 50 a 100 veces mayor que la del fotodiodo estándar y cualquier transistor normal puede ser convertido fácilmente en un sensor de luz fototransistor mediante la conexión de un fotodiodo entre el colector y la base.

6 Circuito fototransistor Aplicaciones Sensor de luz ambiental en el teléfono de movil Sensores de luz ambiental se incluyen en muchos teléfonos de movil para detectar las condiciones de luz ambiente, lo que permite el ajuste de la retroiluminación de la pantalla a niveles confortables para los usuarios. En un teléfono de movil, el sensor de luz ambiental se encuentra a bajo de una cubierta de vidrio de protección. Alarmas antirrobo El sensor de luminosidad detecta constantemente un haz de luz de otra parte de la alarma. Si una persona o un objeto se interpone en el camino del haz, el sensor sabe detecta el cambio en la luz y activar inmediatamente la alarma. Puertas de garaje Dispositivos de puertas de garaje tienen un conjunto similar con las alarmas antirrobo con el fin de asegurarse de que no se cierran en la parte superior de un objeto. Si se interrumpe la luz rebotando desde el suelo, y luego la puerta del garaje no se cierra para evitar daños. Escáneres de código de barras La luz en el escáner reflexiona sobre el código de barras, y luego un sensor de luminosidad sofisticado interior recoge en los patrones de luz para traducir el código en números y otros datos. Luz de la calle En una farola moderna, un pequeño circuito en el mecanismo enciende la luz cuando la cantidad de luz que cae por debajo de un determinado umbral. Por lo tanto, se puede detectar la densidad de la luz del entorno y luego encendido cuando está oscureciendo. Referencias