El funcionamiento de las fotocélulas y sus aplicaciones

Básicamente, la fotocélula es un tipo de resistencia, que puede utilizarse para cambiar su valor resistivo en función de la intensidad de la luz. Son baratas y fáciles de obtener en numerosos tamaños y especificaciones. Cada sensor de fotocélula tendrá un rendimiento diferente en comparación con otros módulos, aunque sean de la misma familia. En realidad, los cambios pueden ser mayores, grandes, etc. Por estas razones, no pueden utilizarse para decidir los niveles exactos de luz en mil candelas o en lux. Este artículo trata una visión general de la fotocélula que incluye el funcionamiento, el diagrama del circuito, los tipos y sus aplicaciones.

¿Qué es una fotocélula?

Una fotocélula puede definirse como; es un módulo sensible a la luz. Se puede utilizar conectándola a un circuito eléctrico o electrónico en una amplia gama de aplicaciones, como la iluminación desde el atardecer hasta el amanecer, que se enciende mecánicamente cuando la intensidad de la luz es baja. También se utilizan en otras aplicaciones como las alarmas de intrusión y también las puertas automáticas.

La fotocélula es un tipo de sensor que permite detectar la luz. Las principales características de la fotocélula son que son muy pequeñas, de bajo consumo, económicas y muy sencillas de utilizar. Por estas razones, se utilizan con frecuencia en aparatos, juguetes y electrodomésticos. Estos sensores se denominan frecuentemente células de sulfuro de cadmio (CdS). Se componen de fotorresistencias y LDRs.

Estos sensores son aptos para aplicaciones sensibles a la luz, como la luz de otra manera oscura. Si la luz del bloque está ahí delante del sensor, si hay algo que interrumpe la luz del láser, los sensores que tienen la mayoría de la luz que golpea.

Construcción de fotocélulas

La construcción de una fotocélula puede realizarse mediante un tubo de vidrio evacuado que incluye dos electrodos como colector y emisor. La forma del terminal emisor puede tener la forma de un cilindro semihueco. Siempre está dispuesto a un potencial negativo. La forma del terminal colector puede tener la forma de un metal que puede estar dispuesto en el eje del emisor parcialmente cilíndrico. Éste puede mantenerse constantemente en un terminal positivo. El tubo de vidrio evacuado puede fijarse sobre una base no metálica y se ofrecen clavijas en la base para la conexión exterior.

Funcionamiento de la fotocélula

El principio de funcionamiento de una fotocélula puede depender de la aparición de una resistencia eléctrica y del efecto fotoeléctrico. Se puede utilizar para transformar la energía luminosa en energía eléctrica.

Cuando el terminal emisor está conectado al terminal negativo (-ve) y el terminal colector está conectado al terminal positivo (+ve) de una pila. La radiación de frecuencia será superior a la frecuencia umbral del material en el emisor, y entonces se producirá la emisión de fotones. Los electrones fotónicos participan en la dirección del colector. Aquí el terminal del colector es el terminal positivo con respecto al terminal del emisor. Por tanto, el flujo de corriente se producirá dentro del circuito. Si la intensidad de la radiación es mayor, la corriente fotoeléctrica aumentará.

Diagrama del circuito de la fotocélula

La fotocélula utilizada en el circuito se denomina circuito de detección de la oscuridad, o bien circuito conmutado por transistor. Los componentes necesarios para construir el circuito son, principalmente, una tabla de pan, cables de puente, una batería de 9 V, un transistor 2N222A, una fotocélula, resistencias de 22 kilo-ohmios, 47 ohmios y un LED.

El circuito de fotocélula anterior funciona en dos condiciones: cuando hay luz y cuando está oscuro.

En el primer caso, la resistencia de la fotocélula es menor, y entonces habrá un flujo de corriente a través de la segunda resistencia como 22Kilo Ohms y la fotocélula. Aquí, el transistor 2N222A funciona como un aislante. Así que el carril que incluye el LED1, R1 y el transistor estará apagado.

En el segundo caso, la resistencia de la fotocélula es alta, entonces el carril del circuito cambiará. Así, la resistencia baja se dirigirá hacia la base del transistor o a través de la fotocélula.

Cuando el terminal de la base del transistor recibe energía, el transistor 2N222A funciona como un conductor. El carril que incluye el LED, R1 y el transistor 2N222A estará encendido y el LED parpadeará. Por lo tanto, si el terminal de la base del transistor recibe alimentación, el transistor funcionará como un conductor y el LED se encenderá.

Tipos de fotocélulas

Las fotocélulas están disponibles en diferentes tipos

• Fotovoltaica
• Dispositivos de carga acoplada
• Fotoresistencia
• Célula de Golay
• Fotomultiplicador

1). Célula fotovoltaica

La función principal de una célula fotovoltaica es transformar la energía solar en eléctrica. Puede producirse una corriente utilizable siempre que los fotones golpeen a los electrones sobre la célula hasta alcanzar un estado de energía elevado.

2). Dispositivos de carga acoplada

Los dispositivos de carga acoplada pueden ser utilizados por la comunidad científica porque son fotosensores muy consistentes y exactos. La carga generada por los sensores fotosensibles puede utilizarse para examinar una gran variedad de cosas, desde galaxias hasta sólo moléculas.

3). Fotoresistencia

Las LDR son un tipo de dispositivos sensores cuya resistividad puede reducirse con la suma de la luz expuesta. Los medidores de luz de las cámaras y varias alarmas utilizan fotorresistencias baratas en sus aplicaciones.

4). Célula de Golay

Una célula Golay se utiliza principalmente para detectar la radiación IR. Un cilindro de placa metálica ennegrecida se llena de gas xenón en un solo extremo. La energía IR que cae sobre la placa ennegrecida calienta el gas dentro del cilindro y hace girar el diafragma elástico sobre el otro extremo. Aquí, el movimiento se utiliza para averiguar la potencia de la fuente de energía.

5). Fotomultiplicador

El fotomultiplicador es un sensor muy sensible. La luz poco clara puede multiplicarse por 100 millones de veces.

Aplicaciones de las fotocélulas

Las aplicaciones de las fotocélulas son las siguientes

• Las fotocélulas se utilizan en las luces automáticas para que se activen cuando oscurezca, y la activación/desactivación de las farolas depende principalmente de si es de día o de noche.
• Se utilizan como temporizadores en una carrera para calcular la velocidad del corredor.
• Las fotocélulas se utilizan para contar los vehículos en la carretera.
• Se utilizan en lugar de las células fotovoltaicas y las resistencias variables.
• Se utilizan en los luxómetros para decidir la intensidad de la luz.
• Se utilizan como interruptores y sensores
• Se utilizan en las alarmas antirrobo para protegerse de un ladrón.
• Se utilizan en robótica, donde dirigen a los robots para que se oculten de la vista en la oscuridad, o para que sigan una baliza o una línea.
• Se utilizan en los exposímetros que se pueden utilizar con una cámara para conocer el tiempo correcto de exposición para obtener una buena foto.
• Las fotocélulas se utilizan en la reproducción del sonido que se puede grabar en una película.
• Se utilizan en las luces del crepúsculo.

Por tanto, se trata de una visión general de Fotocélula. Su función principal es detectar la luz cuando está encendida, o bien siempre que salga el sol. Aquí tienes una pregunta, ¿qué metal se utiliza en la fotocélula?