Co jsou snímače fotobuněk?
Fotobuňkový senzor je typ rezistoru citlivého na světlo, který mění svůj odpor v závislosti na intenzitě světla, které přijímá. Tyto senzory jsou obecně spojeny s elektrickým nebo elektronickým obvodem. Když je intenzita světla nižší, odpor je vyšší.
K tomu dochází, když zvýšení světelné energie nebo intenzity umožní tok více elektronů, čímž se sníží odpor. Ve fotobuňkových senzorech se používají články z polovodičového materiálu s vysokým odporem, jako jsou články sulfidu kademnatého, protože jsou citlivé na IR světlo. Materiály jako indium antimonid (InSb), selenid olovnatý (PbSe) a sulfid olovnatý (PbS) také občas nahrazují články sulfidu kademnatého.
Obsah
- Jak je konstruován senzor fotobuněk?
- Jaký je princip fungování fotobuněk?
- Obvod snímače fotobuňky
- Jaké jsou typy fotobuněk?
- Jaké jsou aplikace senzorů fotobuněk?
Jak je konstruován senzor fotobuněk?
Fotobuňkový senzor je konstruován s vakuovou skleněnou trubicí, která obsahuje dvě elektrody, jako je emitor a kolektor. Terminál emitoru má obecně polodutý válcový tvar a je vždy uspořádán na záporném potenciálu.
Svorka kolektoru má formu nebo tvar kovu, který může být upevněn v ose částečně válcového emitoru. Svorka kolektoru je obecně udržována na kladné svorce. Vakuovaná skleněná trubice je pak upevněna přes nekovovou základnu a na základně jsou přítomny kolíky, aby se zajistilo vnější spojení.
Jaký je princip fungování fotobuněk?
Vnitřní fotoelektrický jev tvoří základ fungování fotobuňkových senzorů. Uvádí, že když je kovový povrch bombardován světelnou energií nebo fotony, volné elektrony na kovovém povrchu se mohou excitovat a vyskočit z kovové mřížky, což vede k toku elektronů nebo elektrického proudu.
K emisi elektronů z kovových povrchů může dojít pouze tehdy, když ostřelované fotony dosáhnou určité prahové frekvence, která odpovídá nejmenší energii, kterou elektrony potřebují k přerušení kovových vazeb. Tento fotoelektrický jev se používá ke změně elektrického odporu ve fotočlánku.
Deska emitoru je připojena k záporné svorce a kolektorová deska je připojena k kladné svorce. Když frekvence světla přijímaného deskou emitoru překročí prahovou frekvenci, dojde k elektronovému toku. kolektorová deska je připojena ke kladnému pólu, takže tok elektronů by byl směrem ke kolektoru. Pokud se zvýší energie sálavého světla, zvýší se také tok proudu uvnitř obvodu.
Obvod snímače fotobuňky
Obvod snímače fotobuňky se také nazývá obvod snímání temnoty nebo obvod spínaný tranzistorem. Komponenty potřebné pro konstrukci obvodu snímače fotobuněk jsou prkénko, baterie-9V, propojovací vodiče, tranzistor 2N222A, rezistory-22 kiloohmů, 47 ohmů, fotobuňka a LED. Obvod fotosenzoru je schopen pracovat ve dvou podmínkách: ve světle a ve tmě.
Pokud je světlo, odpor fotobuňky je menší. Proto proud protéká hlavně fotobunkou a R.2 odpor. V tomto případě začne tranzistor fungovat jako izolátor, který přeruší tok proudu přes LED a R1 odpor.
Pokud je tma, odpor fotobuňky je vysoký. Proto by proud protékal tranzistorem směrem k emitoru. Když je energie přijímána základnovou svorkou, chová se tranzistor jako vodič. To umožňuje tok proudu přes odpor R1 a LED.
Jaké jsou typy fotobuněk?
Senzory fotobuňky lze rozdělit do 4 hlavních typů:
Fotovoltaické články:
Fotovoltaické články pracují na principu fotovoltaického efektu a přeměňují světelnou energii přímo na elektrickou energii. Tyto buňky mohou generovat elektromotorickou sílu, která závisí na množství přijaté sálavé energie. Běžně používané křemíkové články s jedním spojem produkují maximální napětí v otevřeném obvodu kolem 0.5 až 0.6 voltu. Tyto články používají selen jako fotovoltaický materiál. Kromě výroby elektrické energie fungují fotovoltaické články také jako fotodetektory. Foto-vodivé buňky a fotoemisivní buňky také slouží podobnému účelu.
Fotorezistory:
Fotorezistory nebo rezistory závislé na světle nebo LDR jsou přístroje, které mohou měnit svůj vlastní vnitřní odpor v závislosti na množství dopadající světelné energie. Když je intenzita světla nižší, odpor je vyšší. K tomu dochází, když zvýšení světelné energie nebo intenzity umožní tok více elektronů, čímž se sníží odpor.
Ve fotobuňkových senzorech se používají články z polovodičového materiálu s vysokým odporem, jako jsou články sulfidu kademnatého, protože jsou citlivé na IR světlo. Materiály jako indium antimonid (InSb), selenid olovnatý (PbSe) a sulfid olovnatý (PbS) také občas nahrazují články sulfidu kademnatého. Reakce fotorezistorů na vystavené světlo trvá mnohem déle (asi několik sekund).
Golayovy buňky:
Golayova buňka se obecně používá pro snímání infračerveného záření. Tyto buňky se skládají z černěného plechového válce, který je na jednom konci naplněn ušlechtilými plyny, jako je xenon. Když infračervené záření dopadne na kovovou desku, xenonový plyn se zahřeje a zkroutí pružnou membránu přítomnou na druhém konci válce. Pohyb bránice pomáhá při hledání výstupu zdroje energie.
Fotonásobič:
Fotonásobič je zařízení, které se používá k znásobení nebo vylepšení rozmazaného nebo nejasného světla asi 100 milionůkrát. Fotonásobiče jsou extrémně citlivé a jsou schopné detekovat velmi slabé světlo. Fotonásobiče jsou tří typů, magnetický fotonásobič, elektronický fotonásobič a křemíkový fotonásobič.
Jaké jsou aplikace senzorů fotobuněk?
Senzory fotobuňky se používají k různým účelům, jako jsou:
- Automatické pouliční osvětlení.
- Poplachové vloupání.
- Časovače závodů.
- Výroba robotů.
- Měřiče expozice fotoaparátu.
- Automatické spínače.
- Lux metry.
- Automobilová světla.
- Automatické zavlažovací postřikovače.
- Automatické dveře.
Chcete-li se dozvědět více o světelných senzorech, navštivte https://techiescience.com/light-sensors/
Také čtení:
- Co se děje s buňkou v hypotonickém roztoku
- Eukaryotické buňky versus bakteriální buňky
- Je sinice jednobuněčná nebo mnohobuněčná
- Letadla s palivovými články
- Mají houby buněčnou stěnu
- Je houba mnohobuněčná nebo jednobuněčná
- Jsou kvasinky mnohobuněčné
- Typ bakteriální buňky
Ahoj, jsem Sanchari Chakraborty. Vystudoval jsem elektroniku.
Vždy rád zkoumám nové vynálezy v oblasti elektroniky.
Jsem horlivý student, v současné době investuji do oblasti aplikované optiky a fotoniky. Jsem také aktivním členem SPIE (Mezinárodní společnost pro optiku a fotoniku) a OSI (Optical Society of India). Moje články jsou zaměřeny na přiblížení kvalitních vědeckých výzkumných témat jednoduchým, ale informativním způsobem. Věda se vyvíjí od nepaměti. Takže se snažím nahlédnout do evoluce a představit ji čtenářům.
Pojďme se připojit