Co to jest czujnik światła?
Czujnik światła to instrument fotoelektryczny, który przekształca energię świetlną lub fotony (od widma w zakresie podczerwieni do ultrafioletu) na sygnał elektryczny (elektronowy). Czujnik światła generuje elektryczny sygnał wyjściowy o energii odpowiadającej wejściowej energii światła. Czujniki światła są również określane jako czujniki fotoelektryczne lub czujniki fotoelektryczne.
Spis treści
- Jaka jest zasada działania czujników światła?
- Jak działa czujnik światła?
- Jakie są rodzaje czujników światła?
- Jakie są zastosowania czujnika światła?
Jaka jest zasada działania czujników światła?
Zasada działania czujnika światła opiera się na wewnętrznym efekcie fotoelektrycznym, który stwierdza, że kiedy energia świetlna lub fotony są bombardowane na metalowej powierzchni, może to spowodować wzbudzenie i wyskoczenie wolnych elektronów z metalu, powodując przepływ elektronów lub prąd elektryczny . Ilość wytwarzanego prądu zależy od energii fotonu (tj. Długości fali światła). Emisja elektronów z powierzchni metalu następuje dopiero po osiągnięciu przez światło pewnej częstotliwości progowej, która odpowiada minimalnej energii wymaganej przez elektrony do zerwania wiązań metalowych.
Jak działa czujnik światła?
Czujnik światła składa się z bardzo precyzyjnej rurki fotoelektrycznej. Wewnątrz tuby fotoelektrycznej znajduje się mała płaska metalowa płytka, która składa się z „dwóch rurek typu igłowego”. Oddziaływanie światła na końce tuby fotoelektrycznej przy odwróconym stałym ciśnieniu powoduje uwolnienie elektronów lub prądu elektrycznego. Wytwarzanie prądu elektrycznego lub zmiana prądu elektrycznego świadczy o obecności energii świetlnej, czyli wyczuwa światło.
Jakie są rodzaje czujników światła?
Czujniki światła mogą być kilku typów. Czujniki te mogą generować energię w obecności światła lub różnych innych właściwości elektrycznych. Najpopularniejszymi typami czujników światła są ogniwa fotowoltaiczne, fotodiody, fotorezystory i fototranzystory.
Ogniwa fotowoltaiczne:
Ogniwa fotowoltaiczne, jak sama nazwa wskazuje, działają zgodnie z zasadą efektu fotowoltaicznego, przekształcając energię świetlną bezpośrednio w energię elektryczną. Ogniwa te wytwarzają siłę elektromotoryczną proporcjonalną do otrzymanej energii promieniowania. Najpopularniejsze jednozłączowe ogniwa krzemowe generują maksymalne napięcie w obwodzie otwartym od około 0.5 do 0.6 V. Ogniwa słoneczne wykorzystują selen jako materiał fotowoltaiczny.
Oprócz generowania i magazynowania energii elektrycznej, ogniwa fotowoltaiczne pełnią również funkcję fotodetektorów. Podobną funkcję pełnią również ogniwa fotoprzewodzące i fotoemisyjne.
Fotodiody:
Fotodiodowe czujniki światła to diody, które zmieniają energię świetlną w przepływ elektronów. Fotodiody są porównywalne ze zwykłymi diodami złączowymi PN, ale zamiast nieprzezroczystej obudowy, diody te mają przezroczystą soczewkę do skupiania światła na złączu PN. Diody te są bardziej wrażliwe na światło o dłuższych długościach fal, tj. Światło należące do widma czerwonego i podczerwonego niż widmo widzialne lub ultrafioletowe. Krzem i german są najczęściej używanymi materiałami w takich diodach. Ponieważ fotodiody są wrażliwe na światło podczerwone, mają wiele zastosowań w medycynie.
Fotorezystory:
Fotorezystory są również znane jako rezystory zależne od światła lub LDR. Fotorezystory to urządzenia, które zmieniają swoją rezystancję w zależności od ilości otrzymanej energii świetlnej. Im mniejsze natężenie światła, tym większy opór. Dzieje się tak, ponieważ więcej światła (intensywność) zapewnia większy przepływ elektronów, a tym samym mniejszy opór. Ogniwa z siarczku kadmu (materiał półprzewodnikowy o wysokiej rezystancji), wrażliwe na światło podczerwone, są najczęściej stosowane w fotorezystorach. Czasami używane są również materiały takie jak antymonek indu (InSb), selenek ołowiu (PbSe) i siarczek ołowiu (PbS). Fotorezystory potrzebują znacznie więcej czasu (około kilku sekund), aby zareagować na naświetlone światło.
Fototranzystory:
Fototranzystory można nazwać fotodiodami ze wzmocnieniem. Fototranzystory mają złącze PN kolektor-podstawa z odwrotną polaryzacją, które jest wystawione na działanie promienistego źródła energii światła. Fototranzystory są znacznie bardziej (około 50 do 100 razy) czułe niż fotodiody ze względu na wzmocnienie. Fototranzystory mają bipolarne tranzystory NPN z elektrycznie niepodłączonym obszarem bazowym. Tutaj promienista energia świetlna jest skupiana na złączu podstawy przez przezroczystą soczewkę. Fototranzystory są szeroko stosowane w telefonach komórkowych i samochodach.
Jakie są zastosowania czujnika światła?
Przez lata czujniki światła były używane do różnych zastosowań, takich jak:
Ogniwa słoneczne:
Ogniwa fotowoltaiczne są powszechnie używane jako ogniwa słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej. Z biegiem lat, wraz ze wzrostem popularności odnawialnych źródeł energii, ogniwa słoneczne pełnią niezwykle ważną rolę. Wynalazek ogniw słonecznych umożliwił dostarczanie energii elektrycznej do odległych miejsc.
Elektroniki użytkowej:
Czujniki światła służą do wykonywania szerokiego zakresu funkcji w smartfonach i tabletach. Czujniki ruchu i czujniki automatycznej jasności obecne w smartfonach wykorzystują detektory światła, takie jak fototranzystory. Urządzenia zdalnego sterowania działające w podczerwieni również wykorzystują fotodiody do wykonywania swoich funkcji.
Samochody:
Czujniki światła lub detektory światła są używane w samochodach do wykrywania otaczającego światła otoczenia. Detektory te automatycznie włączają światła samochodowe, gdy robi się ciemno. Obecnie czujniki światła są również wykorzystywane do zapewnienia bezpiecznej jazdy i parkowania w kilku modelach samochodów.
Urządzenia bezpieczeństwa:
Czujniki światła są powszechnie używane do przetwarzania przesyłek w celu upewnienia się, czy pudła są odpowiednio zaplombowane, czy nie. Kilka typów czujników ruchu również wykorzystuje detektory światła, które wykrywają zmiany w ekspozycji światła. Fotodiody znajdują również zastosowanie w czujnikach dymu obecnych w biurach, na lotniskach, w pociągach itp.
Urządzenia rolnicze:
Wraz z rozwojem technologii, czujniki światła przyczyniły się również do rozwoju rolnictwa. Czujniki te wykrywają ilość otaczającego światła, aby aktywować system zraszania. Czujniki światła uruchamiają zraszacze tylko wtedy, gdy natężenie światła słonecznego jest mniejsze, aby zapewnić odpowiednie nawodnienie upraw.
Aby dowiedzieć się więcej o wizycie w energii świetlnej https://techiescience.com/light-energy-light-energy-examples-and-uses/
Przeczytaj także:
- Widzialne światło
- Co to jest vasi światła
- Widmo światła widzialnego
- Co to jest system dyrektora lotu
- Czy częstotliwość światła zmienia się wraz z medium
- Przyczyny interferencji światła
- Niszcząca interferencja światła np
- Widoczny zasięg światła
Cześć, jestem Sanchari Chakraborty. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Zawsze lubię odkrywać nowe wynalazki w dziedzinie elektroniki.
Jestem chętnym uczniem, obecnie inwestuję w dziedzinę optyki stosowanej i fotoniki. Jestem także aktywnym członkiem SPIE (Międzynarodowe stowarzyszenie optyki i fotoniki) oraz OSI (Indyjskie Towarzystwo Optyczne). Moje artykuły mają na celu przybliżenie tematów badań naukowych wysokiej jakości w prosty, ale pouczający sposób. Nauka ewoluuje od niepamiętnych czasów. Próbuję więc wykorzystać tę ewolucję i przedstawić ją czytelnikom.
Połączmy się przez