Fototransistor: Aplicações e Configurações de Circuito
Os fototransistores são usados em muitas aplicações diferentes e os circuitos usados tendem a ser emissor comum ou coletor comum.
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Nosso tutorial de fototransistor inclui:
Fundamentos de Fototransistor | Aplicações e Circuitos | Fotodarlington | Acoplador Óptico / Opto-isolador
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Os fototransistores são fotodetectores ideais e podem ser usados em várias aplicações diferentes. Circuitos de fototransistor são normalmente relativamente diretos, especialmente porque o detector só é necessário para detectar a presença ou ausência de uma fonte de luz específica.
Aplicações do fototransistor
Como resultado de sua facilidade de uso e suas aplicações, os fototransistores são usados em muitas aplicações.
- Opto-isoladores – aqui o fototransistor é usado como sensor de luz, estando o emissor de luz relativamente próximo, mas com um potencial diferente. A lacuna física entre o emissor de luz e o detector fornece um grau considerável de isolamento elétrico.
- Detecção de posição – nesta aplicação, o optoisolador pode ser usado para detectar a posição de um elemento em movimento, muitas vezes o elemento em movimento tem uma luz ou interrompe um feixe de luz que o fototransistor detecta.
- Sistemas de segurança – o fototransistor pode ser usado de várias maneiras em sistemas de segurança, geralmente detectando se um feixe de luz está presente ou foi interrompido por um intruso.
- Contadores de moedas – o fototransistor pode ser usado em moedas e outras aplicações de contagem. Um feixe de luz é interrompido cada vez que uma moeda ou outro item passa por um determinado ponto. O número de vezes que o feixe é interrompido é igual ao número de moedas ou objetos a serem contados.
- Muito mais . . .
O fototransistor pode ser usado em uma variedade de circuitos e de várias maneiras, dependendo da aplicação. Por ser um dispositivo de baixo custo o fototransistor é amplamente utilizado em circuitos eletrônicos e também é de fácil incorporação.
Configurações do circuito do fototransistor
O fototransistor pode ser usado em uma variedade de configurações de circuito diferentes. Assim como os transistores mais convencionais, o fototransistor pode ser utilizado em circuitos de emissor comum e coletor comum. Os circuitos de base comuns normalmente não são usados porque a conexão de base geralmente fica flutuando internamente e pode não estar disponível. Se a conexão de base for necessária, então é necessário comprar um fototransistor com uma conexão de base disponível.
A escolha da configuração do circuito fototransistor de emissor comum ou coletor comum depende dos requisitos do circuito. As duas configurações do circuito do fototransistor têm características operacionais ligeiramente diferentes e podem determinar o circuito usado.
Circuito de fototransistor de emissor comum
A configuração do circuito de fototransistor emissor comum é possivelmente a mais amplamente utilizada, como seu circuito de transistor direto mais convencional. O coletor é levado à tensão de alimentação por meio de um resistor de carga do coletor e a saída é obtida da conexão do coletor no fototransistor. O circuito gera uma saída que se move de um estado de alta tensão para um estado de baixa tensão quando a luz é detectada.
O circuito realmente atua como um amplificador. A corrente gerada pela luz afeta a região da base. Isso é amplificado pelo ganho de corrente do transistor da maneira normal.
Circuito fototransistor de coletor comum
O coletor comum ou a configuração do circuito do fototransistor seguidor de emissor tem efetivamente a mesma topologia que o circuito do transistor emissor comum normal – o emissor é levado ao terra por meio de um resistor de carga e a saída para o circuito sendo retirada da conexão do emissor do dispositivo.
O circuito gera uma saída que se move do estado baixo para um estado alto quando a luz é detectada.
Funcionamento do circuito fototransistor
Os circuitos do fototransistor podem ser usados em um dos dois modos básicos de operação. Eles são chamados de modo ativo ou linear e um modo de comutação.
A operação no modo “linear” ou ativo fornece uma resposta amplamente proporcional ao estímulo de luz. Na realidade, o fototransistor não dá uma saída particularmente linear ao estímulo de entrada e é por esta razão que este modo de operação é mais corretamente denominado modo ativo.
A operação do circuito fototransistor no modo switch é mais amplamente utilizada em vista da resposta não linear do fototransistor à luz. Quando há pouca ou nenhuma luz, praticamente nenhuma corrente fluirá no transistor e pode-se dizer que ele está no estado “desligado”. No entanto, à medida que o nível de luz aumenta, a corrente começa a fluir. Eventualmente, é alcançado um ponto em que o fototransistor fica saturado e o nível de corrente não pode aumentar. Nesta situação, diz-se que o fototransistor está saturado. O modo de comutação, portanto, tem dois níveis: – “on” e “off” como em um sistema digital ou lógico. Este tipo de modo fototransistor é útil para detectar objetos, enviar dados ou ler codificadores, etc.
Com a maioria dos circuitos não utilizando a conexão de base (mesmo que esteja disponível), a única forma de alterar o modo de operação do circuito é alterando o valor do resistor de carga. Isso é definido estimando a corrente máxima antecipada dos níveis de luz encontrados.
Com essa suposição, as seguintes equações podem ser usadas:
Onde:
R L = resistor de carga (ou seja, Rc ou Re nos diagramas acima).
I C = corrente máxima prevista.
V CC = tensão de alimentação.
Uso de conexão de base em circuitos de fototransistor
Em alguns fototransistores, a conexão base está disponível. O acesso à conexão de base permite que as condições do circuito do fototransistor sejam definidas de forma mais adequada para algumas aplicações.
Valores altos do resistor de base R b evitam que baixos níveis de luz elevem os níveis de corrente no circuito coletor-emissor e, assim, garantem uma saída digital mais confiável. Todos os outros aspectos da função do circuito permanecem os mesmos.
Os conceitos básicos para os circuitos de fototransistor são bastante diretos. Normalmente, eles exigem pouco projeto, embora alguma otimização possa ser necessária para garantir que a corrente residual seja minimizada e, em aplicações de comutação, que a corrente “desligada” seja pequena. No entanto, os circuitos são normalmente confiáveis e podem ser facilmente projetados.
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