Fotocélula: Funcionamento e Suas Aplicações

A fotocélula é essencialmente um tipo de resistor que pode alterar seu valor resistivo com base na intensidade da luz. São dispositivos acessíveis e fáceis de encontrar em várias dimensões e especificações. Cada sensor de fotocélula terá um desempenho distinto em comparação com outros módulos, mesmo que sejam da mesma família. Na verdade, as variações podem ser significativas e consideráveis. Por essas razões, eles não podem ser utilizados para determinar os níveis precisos de luz em milicandelas ou lux. Este artigo aborda uma visão geral da fotocélula, incluindo seu funcionamento, diagrama de circuito, tipos e suas aplicações.

O que é Fotocélula?

Uma fotocélula pode ser definida como um módulo sensível à luz que pode ser conectado a um circuito elétrico ou eletrônico em uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, pode ser utilizada para acionar mecanicamente a iluminação ao amanhecer ou anoitecer, quando a intensidade da luz está baixa. Além disso, as fotocélulas são empregadas em outras aplicações, como alarmes de intrusão e portas automáticas.

A fotocélula é um tipo de sensor que permite detectar a presença de luz. Suas principais características são seu tamanho compacto, baixo consumo de energia, custo acessível e facilidade de uso. Por essas razões, são frequentemente utilizadas em dispositivos eletrônicos, brinquedos e eletrodomésticos. Esses sensores são comumente chamados de células de sulfeto de cádmio (CdS) e são compostos por fotorresistores e LDRs.

Esses sensores são especialmente adequados para aplicações que exigem detecção de luz ou escuridão. Quando a luz atinge o sensor, a maior parte dela é bloqueada se houver algo obstruindo a luz do laser, por exemplo.

Construção de fotocélula

Uma fotocélula é construída utilizando um tubo de vidro evacuado que contém dois eletrodos: o emissor e o coletor. O terminal emissor tem a forma de um cilindro semi-oco e é mantido em um potencial negativo constante. O terminal coletor é geralmente feito de metal e pode ser posicionado no eixo do emissor parcialmente cilíndrico, mantido em um potencial positivo constante. O tubo de vidro evacuado é fixado em uma base não metálica, e pinos são fornecidos na base para conexões externas.

Fotocélula Funcionamento

O princípio de funcionamento de uma fotocélula baseia-se na ocorrência da resistência elétrica e no efeito fotoelétrico, permitindo a conversão da energia luminosa em energia elétrica.

Quando o terminal emissor é conectado ao terminal negativo (-) e o terminal coletor é conectado ao terminal positivo (+) de uma bateria, ocorre a emissão de fótons quando a radiação atinge uma frequência maior que a frequência limite do material no emissor. Os elétrons dos fótons são direcionados em direção ao coletor. Nesse caso, o terminal do coletor é positivo em relação ao terminal do emissor, permitindo o fluxo de corrente no circuito. Se a intensidade da radiação aumentar, a corrente fotoelétrica também aumentará.

Diagrama do Circuito da Fotocélula

A fotocélula utilizada no circuito é chamada de circuito de detecção de escuridão, também conhecido como circuito comutado por transistor. Os componentes necessários para montar o circuito incluem uma placa de ensaio (breadboard), cabos de conexão (jumpers), uma bateria de 9V, um transistor 2N222A, uma fotocélula, resistores de 22 kilo-ohms, 47 ohms e um LED.

O circuito da fotocélula funciona em duas condições: quando há luz e quando está escuro.

No primeiro caso, a resistência da fotocélula é baixa, permitindo a passagem de corrente através do segundo resistor de 22Kilo Ohms e da fotocélula. Nessa situação, o transistor 2N222A atua como um isolante. Assim, a faixa que envolve o LED1, o resistor R1 e o transistor permanece desligada.

No segundo caso, a resistência da fotocélula é alta, alterando a rota do circuito. Portanto, a baixa resistência é direcionada para a base do transistor ou através da fotocélula.

Quando o terminal da base do transistor recebe energia, o transistor 2N222A funciona como um condutor. A faixa que inclui o LED, o resistor R1 e o transistor 2N222A é LIGADA e o LED pisca. Portanto, quando o terminal da base do transistor recebe energia, o transistor conduz corrente e o LED acende.

Tipos de Fotocélulas

As fotocélulas estão disponíveis em diferentes tipos

• Fotovoltaica
• Dispositivos de carga acoplada
• Fotoresistor
• Célula Golay
• fotomultiplicador

1). Célula fotovoltaica

A principal função de uma célula fotovoltaica é transformar a energia solar em elétrica. Uma corrente utilizável pode ocorrer sempre que os fótons batem os elétrons sobre a célula em um estado de alta energia.

2). Dispositivos de carga acoplada

Um dispositivo de carga acoplada pode ser usado pela comunidade científica porque é um fotossensor muito consistente e exato. Quando a carga gerada por sensores fotossensíveis pode ser usada para examinar uma variedade de coisas, desde galáxias até apenas moléculas.

3). fotoresistor

Os LDRs são um tipo de dispositivo sensor cuja resistividade pode ser reduzida com a soma da luz exposta. Os medidores de luz da câmera e vários alarmes utilizam fotoresistores baratos em suas aplicações.

4). Célula Golay

Uma célula Golay é usada principalmente para detectar a radiação infravermelha. Um cilindro de placa de metal enegrecido é preenchido com gás xenônio em uma única extremidade. A energia IR que cai sobre a placa enegrecida aquece o gás dentro do cilindro e torce o diafragma elástico sobre a outra extremidade. Aqui, o movimento é usado para descobrir a saída da fonte de energia.

5). fotomultiplicador

O fotomultiplicador é um sensor muito sensível. A luz obscura pode ser multiplicada por 100 milhões de vezes.

Aplicações de Fotocélulas

As aplicações de fotocélulas incluem o seguinte.

• As fotocélulas são utilizadas nas luzes automáticas para ativar sempre que escurece, e a ativação/desativação das luzes da rua depende principalmente do dia, seja dia ou noite.
• Eles são usados ​​como cronômetros em uma corrida para calcular a velocidade do corredor.
• As fotocélulas são usadas para contar os veículos na estrada.
• Estes são usados ​​em vez de células fotovoltaicas e resistores variáveis.
• Estes são usados ​​em medidores de lux para decidir a intensidade da luz.
• Estes são usados ​​como interruptores, bem como sensores
• Estes são usados ​​em alarmes contra roubo para proteger de um ladrão.
• Estes são usados ​​em robótica , sempre que direcionam os robôs para se esconderem no escuro, caso contrário, para seguir um farol ou linha.
• Estes são usados ​​em medidores de exposição que podem ser usados ​​com uma câmera para saber o tempo correto de exposição para obter uma boa foto.
• As fotocélulas são usadas na reprodução de som que pode ser gravada em um filme de filme.
• Estes são usados ​​em luzes Dusk-to-Dawn.

Portanto, essa é uma visão geral da Fotocélula. Sua principal função é detectar a presença de luz, seja quando uma lâmpada está acesa ou quando há forte intensidade solar.

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