Trasduttori per il Controllo della Luminosità

Introduzione

• Dispositivi basati su tecnologia semiconduttore.
• Convertono un segnale luminoso in un segnale elettrico.

Unità di Misura

Lumen (lm)

• Unità di misura del flusso luminoso nel Sistema Internazionale.
• Quantità di luce prodotta da radiazione di potenza 1 FR 683 W a lunghezza d'onda 555 nm (giallo-verde).

Lux (lx)

• Unità di misura dell'illuminamento.
• Definita come flusso di un lumen per metro quadrato di superficie.

Fotoresistenze

• Funzionamento: La conducibilità elettrica aumenta con la luce.
• Variazione della Resistenza:
  • Aumento della luminosità = diminuzione della resistenza.
  • Diminuzione della luminosità = aumento della resistenza.
• Materiale: Fotoconduttore con rivestimento trasparente e elettrodi metallici.
• Svantaggi: Tempi di salita non rapidi (50-100 ms).

Fotodiodi

• Struttura: Diodi con giunzione PN drogata in modo asimmetrico.
• Funzionamento: Lavorano in polarizzazione inversa, generano coppie lacune-elettrone.
• Corrente Fotoelettrica: Aumenta con l'intensità luminosa.
• Grafico: Mostra la corrente inversa in funzione della tensione di polarizzazione inversa.

Fototransistor

• Struttura: Transistor NPN con connessione di base sostituita da sorgente ottica.
• Funzionamento: La luce fornisce corrente di base amplificata.
• Vantaggi: Corrente di uscita maggiore rispetto al fotodiodo.

Confronto tra Trasduttori

• Fotoresistenze:
  • Vantaggi: Piccole dimensioni, semplici, economiche.
  • Svantaggi: Non adatte a rapide variazioni di luce.
• Fotodiodi:
  • Vantaggi: Migliore linearità, risposta spettrale elevata.
  • Svantaggi: Dipendenza dalla temperatura, bassa corrente fotoelettrica.
• Fototransistor:
  • Vantaggi: Elevata sensibilità, maggiore corrente di uscita.
  • Svantaggi: Scarsa linearità, minori frequenze di funzionamento.

Fotoaccoppiatori

• Struttura: Integrazione di un LED e un fototransistor.
• Funzionamento: La corrente nel LED crea luminosità che attiva il fototransistor.
• Vantaggi: Isolamento elettrico tra circuiti di comando e potenza, tensione di isolamento > 1000 V.

Celle Fotovoltaiche

• Definizione: Ottimizzazione di un fotodiodo per generare forza elettromotrice.
• Funzionamento: La radiazione luminosa rompe legami covalenti degli elettroni.
• Struttura: Strati di silicio di tipo P e N per creare giunzione PN.

Conclusione

• Presentazione dei trasduttori per controllo della luminosità.
• Invito a lasciare commenti e feedback sulla lezione.