Trasduttori per il Controllo della Luminosità

Introduzione

• Dispositivi basati su tecnologia semiconduttore.
• Convertire segnali luminosi in segnali elettrici.

Unità di Misura

Lumen (LM)

• Unità di misura del flusso luminoso.
• Definita come quantità di luce prodotta da radiazione di potenza 1 FR 683 w e lunghezza d'onda 555 nm (giallo-verde).

Lux (LX)

• Unità di misura dell'illuminamento.
• Definito come flusso di un lumen per metro quadrato (m²).

Tipi di Trasduttori

1. Fotoresistenze

• Funzionamento:
  • Conducibilità elettrica aumenta con la luce.
  • Variazione della resistenza in funzione della luminosità.
• Caratteristiche:
  • Superficie ampia per catturare elettroni.
  • Tempi di salita 50-100 ms.
• Svantaggi:
  • Non adatte a rapide variazioni di luce.

2. Fotodiodi

• Struttura:
  • Giunzione PN drogata asimmetricamente.
  • Rivestimento antiriflesso e lente per perpendicolarità raggi luminosi.
• Funzionamento:
  • Lavorano in polarizzazione inversa.
  • Creano corrente fotoelettrica quando la radiazione luminosa genera coppie elettrone-lacuna.
• Caratteristiche:
  • Maggiore intensità luminosa = maggiore corrente fotoelettrica.
• Svantaggi:
  • Forte dipendenza dalla temperatura, bassa corrente fotoelettrica.

3. Fototransistor

• Struttura:
  • Transistor NPN con sorgente ottica al posto della connessione di base.
• Funzionamento:
  • Corrente di collettore funzione del livello di luce incidente.
• Vantaggi:
  • Corrente di uscita maggiore grazie all'amplificazione del transistor.
• Svantaggi:
  • Scarsa linearità, minori frequenze di funzionamento.

4. Fotoaccoppiatore

• Integrazione di un LED e un fototransistor in un unico contenitore.
• Funzionamento:
  • Isola elettricamente circuiti di comando da circuiti di potenza.
  • Tensione di isolamento superiore a 1000 V.

5. Celle Fotovoltaiche

• Ottimizzate per generare forza elettromotrice.
• Differenza con fotoelettrico:
  • Non c'è polarizzazione nel fotovoltaico.
• Funzionamento:
  • Energia della radiazione rompe legami covalenti, creando flussi di corrente.
• Costruzione:
  • Strati di silicio di tipo P e N per creare giunzione PN.

Conclusione

• Riflessioni sull'importanza e sull’applicazione dei trasduttori per il controllo della luminosità.
• Invito a commentare e prepararsi per la prossima lezione.