Lichtsensoren – Werkingsprincipes, typen en toepassing

Over het algemeen zetten lichtsensoren lichtenergie om in elektrische energie en zijn ze toepasbaar in verschillende sectoren, zoals slimme apparaten, landbouw en beveiliging.

Vandaag bespreken we de verschillende soorten lichtsensoren en hun werkingsprincipes.

Wat zijn lichtsensoren?

Lichtsensoren zijn passieve foto-elektrische apparaten die fotonen (lichtenergie zoals infrarood of zichtbaar licht) omzetten in elektrische signalen (elektronen).

De elektrische signaaluitgang geeft vaak de lichtintensiteit aan na meting van de stralingsenergie in een lichtspectraal bereik.

Hoe werken lichtsensoren?

Het werkingsprincipe voor alle soorten lichtsensoren is het genereren van spanning/stroom als reactie op een ingevoerde lichtenergie. Ze hebben echter met name verschillende werkingsmodi.

Laten we nu eens kijken naar de verscheidenheid aan werkingsprincipes in specifieke lichtsensoren in de volgende sectie.

Soorten lichtsensoren

Ze omvatten het volgende.

Fotoweerstanden (LDR)

(fotoweerstanden)

Lichtafhankelijke weerstanden (LDR's) (fotoweerstanden) zijn de belangrijkste lichtsensoren die worden toegepast in lichtsensorcircuits.

De componenten waaruit fotoweerstanden bestaan, zijn cadmiumsulfidecellen die fotogeleidende materialen met een hoge weerstand zijn. Bovendien hebben de cellen een hoge gevoeligheid voor nabij-infrarood en zichtbaar licht.

Werkingsprincipe

Vaak werkt een fotoresistor op dezelfde manier als een gewone weerstand. De verandering van de elektrische weerstand in fotoweerstanden hangt echter af van de hoeveelheid licht die eraan wordt blootgesteld.

Daarom;

• Er is een hogere weerstand tussen de cadmiumsulfidecellen als er een lage lichtintensiteit is van een lichtbron. En omgekeerd.

Meestal zul je het bovenstaande werkingsprincipe opmerken in toepassingen zoals straatlantaarns. In dergelijke gevallen is er een lagere weerstand door een hogere lichtintensiteit, dus geen lichtproductie gedurende de dag.

Fotodiodes

(fotodiode)

Fotodiodes of fotosensoren zijn ons tweede type lichtsensor.

In tegenstelling tot fotoweerstanden die werken afhankelijk van weerstandsverandering, hebben fotodiodes een complexe aanpassing aan licht. Ze veranderen in plaats daarvan lichtniveaus in een elektrische stroom.

Fabrikanten maken fotodiodes van germanium- en siliciummaterialen. De sensoren hebben ook oppervlakten, ingebouwde lenzen en optische filters.

Werkingsprincipe

Nadat een lichtstraal op een fotodiode valt, worden elektronen losgemaakt. Bijgevolg is er de vorming van elektronengaten die de stroom van elektrische stroom mogelijk maken.

Opmerking; De elektrische stroom is recht evenredig met de helderheid van het licht. Zo culmineert helderder licht in een sterkere elektrische stroom.

Toepassingen

Vanwege het werkingsprincipe is het vooral geschikt voor toepassingen met snelle veranderingen in de lichtrespons.

De voorbeelden omvatten;

• In medische toepassingen zoals apparatuur voor analysedoeleinden en metingen.
• In consumentenelektronica zoals rookmeldertoepassingen en cd-spelers.
• Zonne-energiesystemen zoals zonnepanelen met zonnecellen van polykristallijn silicium om huizen en verkeersborden van stroom te voorzien.

Fototransistoren

(voltage fototransistor)

Idealiter is een fototransistor een versterker en een fotodiode met een stroomversterking. De versterker is een bipolaire NPN-transistor met een groot elektrisch niet-verbonden basisgebied. Maar sommige hebben misschien de elektrische aansluiting om de lichtgevoeligheid te regelen. Bovendien heeft de buitenste behuizing van de meeste fototransistoren een heldere lens of is deze transparant om het licht op de basisjunctie te concentreren.

De extra versterking resulteert in een hogere lichtgevoeligheid (tot 50 of 100 keer) in fototransistoren. In vergelijking met fotodiodes is de gevoeligheid voor een laag lichtniveau echter ontoereikend.

Het werkingsprincipe is vergelijkbaar met dat van een fotodiode.

Toepassingen zijn in afstandsbediening van het type TV, lichtstraalsensoren en opto-isolatoren.

Circuitdiagram van een opto-isolator  

Hoe gebruik je een lichtsensor met Arduino?

We laten u zien hoe u een lichtsensor kunt integreren met een Arduino.

(foto CMOS-sensor en LCD-scherm)

Benodigde onderdelen

• Arduino-bord
• Grove-basisschild
• Grove-LED-balk
• Grove-lichtsensor

Te volgen hardwarestappen voor het lichtsensorcircuit

• Begin door de Grove-lichtsensor aan te sluiten op de Grove-base Shield AO-poort.
• Verbind vervolgens de Grove-LED-balk met de Grove base-shield D2-poort. U kunt uw grove-lichtsensor ook rechtstreeks op het Arduino-bord aansluiten.

(Arduino-bord)

• Ten derde, sluit je grove basisschild aan op de Arduino.
• Gebruik ten slotte een USB-kabel om de Arduino op een pc aan te sluiten.

Conclusie

Lichtsensoren zijn passieve apparaten die de levensstandaard hebben verbeterd omdat ze veel toepassingen hebben. Dat is alles wat we vandaag hebben voor lichtdetectie. Als u verduidelijking nodig heeft, kunt u altijd contact met ons opnemen.