Quels sont les capteurs photoélectriques?
Le capteur photoélectrique est un type de résistance sensible à la lumière qui fait varier sa résistivité en fonction de l'intensité de la lumière qu'il reçoit. Ces capteurs sont généralement reliés à un circuit électrique ou électronique. Lorsque l'intensité de la lumière est plus faible, la résistance est plus élevée.
Cela se produit lorsque l'augmentation de l'énergie ou de l'intensité lumineuse permet le flux de plus d'électrons, réduisant ainsi la résistance. Les cellules de matériaux semi-conducteurs à haute résistance comme les cellules de sulfure de cadmium sont utilisées dans les capteurs photoélectriques car elles sont sensibles à la lumière infrarouge. Des matériaux tels que l' antimoniure d'indium (InSb), le séléniure de plomb (PbSe) et le sulfure de plomb (PbS) remplacent également parfois les cellules de sulfure de cadmium.
Table des matières
- Comment est construit un capteur à cellule photoélectrique ?
- Quel est le principe de fonctionnement d'un capteur photocellule ?
- Circuit de capteur de cellule photoélectrique
- Quels sont les types de photocellules?
- Quelles sont les applications des capteurs photocellules ?
Comment est construit un capteur à cellule photoélectrique ?
Un capteur photocellule est construit avec un tube de verre sous vide qui comprend deux électrodes comme un émetteur et un collecteur. La borne émettrice a généralement une forme cylindrique semi-creuse et est toujours disposée à un potentiel négatif.
La borne collectrice prend la forme d'un métal pouvant être fixé au niveau de l'axe de l'émetteur partiellement cylindrique. La borne du collecteur est généralement conservée sur une borne positive. Le tube de verre sous vide est ensuite fixé sur une base non métallique et des broches sont présentes à la base afin d'organiser une connexion extérieure.
Quel est le principe de fonctionnement d'un capteur photocellule ?
L'effet photoélectrique interne constitue la base du principe de fonctionnement des capteurs photoélectriques. Il indique que lorsqu’une surface métallique est bombardée d’énergie lumineuse ou de photons, les électrons libres présents sur la surface métallique peuvent être excités et sauter hors du réseau métallique, entraînant un flux d’électrons ou de courant électrique.
L'émission d'électrons à partir de surfaces métalliques ne peut se produire que lorsque les photons bombardés atteignent une certaine fréquence seuil qui correspond à la moindre énergie nécessaire aux électrons pour rompre les liaisons métalliques. Ce phénomène photoélectrique est utilisé pour faire varier la résistance électrique dans une cellule photoélectrique.
La plaque émettrice est connectée à la borne négative et la plaque collectrice est connectée à la borne positive. Lorsque la fréquence de la lumière reçue par la plaque émettrice dépasse une fréquence seuil, le flux d'électrons a lieu. la plaque de collecteur est connectée à la borne positive de sorte que le flux d'électrons serait vers le collecteur. Si l'énergie de la lumière rayonnante est augmentée, le flux de courant à l'intérieur du circuit augmentera également.
Circuit de capteur de cellule photoélectrique
Le circuit de capteur de cellule photoélectrique est également appelé circuit de détection d'obscurité ou circuit commuté par transistor. Les composants nécessaires à la construction d'un circuit de capteur de cellule photoélectrique sont une plaque d'expérimentation, une batterie 9V, des fils de raccordement, un transistor 2N222A, des résistances de 22 kilo-ohms, 47 ohms, une cellule photoélectrique et une LED. Le circuit du capteur photo est capable de fonctionner dans deux conditions: lorsqu'il y a de la lumière et lorsqu'il fait sombre.
Lorsqu’il y a de la lumière, la résistance de la photocellule est moindre. Par conséquent, le courant circule principalement à travers la photocellule et le R2 résistance. Dans ce cas, le transistor commence à fonctionner comme un isolant qui coupe le flux de courant à travers la LED et le R.1 résistance.
Lorsqu’il fait sombre, la résistance de la photocellule est élevée. Par conséquent, le courant circulerait à travers le transistor vers l’émetteur. Lorsque l’énergie est reçue par la borne de base, le transistor se comporte comme un conducteur. Cela permet au courant de circuler à travers la résistance R1 et la LED.
Quels sont les types de photocellules?
Les capteurs photoélectriques peuvent être divisés en 4 types principaux:
Cellules photovoltaïques:
Les cellules photovoltaïques fonctionnent sur le principe de l'effet photovoltaïque pour convertir directement l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ces cellules peuvent générer une force électromotrice qui dépend de la quantité d'énergie radiante reçue. Les cellules de silicium à jonction unique couramment utilisées produisent une tension maximale en circuit ouvert d'environ 0.5 à 0.6 Volts. Ces cellules utilisent du sélénium comme matériau photovoltaïque. En plus de la production d'énergie électrique, les cellules photovoltaïques fonctionnent également comme photodétecteurs. Les cellules photo-conductrices et les cellules photo-émissives ont également un objectif similaire.
Photo-résistances:
Photo-résistances ou résistances dépendant de la lumière ou LDR sont des instruments qui peuvent modifier leur propre résistance interne en fonction de la quantité d'énergie lumineuse incidente. Lorsque l’intensité de la lumière est faible, la résistance est plus élevée. Cela se produit lorsque l’augmentation de l’énergie ou de l’intensité lumineuse permet le flux de plus d’électrons, réduisant ainsi la résistance.
Les cellules de matériaux semi-conducteurs à haute résistance comme les cellules de sulfure de cadmium sont utilisées dans les capteurs photoélectriques car elles sont sensibles à la lumière infrarouge. Des matériaux tels que l' antimoniure d'indium (InSb), le séléniure de plomb (PbSe) et le sulfure de plomb (PbS) remplacent également parfois les cellules de sulfure de cadmium. Les photorésistances prennent beaucoup plus de temps (de quelques secondes environ) pour répondre à la lumière exposée.
Cellules de Golay:
Une cellule Golay est généralement utilisée pour détecter les rayonnements IR. Ces cellules sont constituées d'un cylindre en plaque de métal noirci rempli de gaz rares comme le xénon à une extrémité. Lorsque les rayons infrarouges tombent sur la plaque métallique, le gaz xénon s'échauffe et tord le diaphragme élastique présent à l'autre extrémité du cylindre. Le mouvement du diaphragme aide à trouver la sortie de la source d’énergie.
Photomultiplicateur:
Un photomultiplicateur est un appareil utilisé pour multiplier ou améliorer la lumière floue ou peu claire environ 100 millions de fois. Les photomultiplicateurs sont extrêmement sensibles et sont capables de détecter une lumière très faible. Les photomultiplicateurs sont de trois types: photomultiplicateur magnétique, photomultiplicateur électronique et photomultiplicateur au silicium.
Quelles sont les applications des capteurs photocellules ?
Les capteurs photocellules sont utilisés à diverses fins, telles que :
- Lampadaires automatiques.
- Alarmes antivol.
- Chronomètres de course.
- Fabrication de robots.
- Appareils photomètres d'exposition.
- Commutateurs automatiques.
- Lux mètres.
- Feux d'automobile.
- Arroseurs automatiques d'irrigation.
- Portes automatiques.
Pour en savoir plus sur les capteurs de lumière, visitez https://techiescience.com/light-sensors/
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Bonjour, je m'appelle Sanchari Chakraborty. J'ai fait un Master en Electronique.
J'aime toujours explorer de nouvelles inventions dans le domaine de l'électronique.
Je suis un apprenant avide, actuellement investi dans le domaine de l'optique et de la photonique appliquées. Je suis également membre actif de la SPIE (Société internationale d'optique et de photonique) et de l'OSI (Optical Society of India). Mes articles visent à mettre en lumière des sujets de recherche scientifique de qualité d'une manière simple mais informative. La science évolue depuis des temps immémoriaux. Alors, j'essaie de ma part d'exploiter l'évolution et de la présenter aux lecteurs.
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