Sensores Opticos

Prévia do material em texto

Sensores Ópticos
LDR, Fotodiodo e Fototransistor
Automação I – Prof. : Edson 
Rodrigues
Introdução
Antes de iniciarmos o assunto sobre sensores ópticos, vamos 
tratar um pouco sobre conceitos de luz 
A luz é uma forma de energia eletromagnética oscilatória que 
se dispersa no meio em que se encontra através da radiação 
eletromagnética.
Uma radiação eletromagnética se caracteriza por seu 
comprimento de onda e é dado pela seguinte fórmula
Onde: 
l = comprimento de onda (m) ou Angstron 1 𝐴 = 10-10 m
𝑐 = velocidade da luz = constante = 3 x 108 m/s
f = frequência da oscilação (Hz)
h = constante de Plank = 4.135 x 10-15 eV. seg
𝐸𝑔= Energia eletromagnética (fótons) 
l=
𝑐
𝑓
=
ℎ𝑐
𝐸𝑔
=
Introdução
A figura abaixo mostra o espectro de radiação 
luminosa visível ao ser humano, acrescentando os 
extremos as faixas infravermelho e ultravioleta.
caracteristicas
Além de suas características elétricas normais
(Potência máxima, corrente máxima, etc) é
necessário conhecer também suas características
relativas à dependência da luz:
Sensibilidade espectral: Muitos componentes sensíveis
a luz têm a sua faixa de funcionamento definida em
função do comprimento de onda da radiação onde
apresenta maior rendimento e sua sensibilidade é
máxima
Outra característica importante da radiação
luminosa é a sua intensidade. A intensidade de
radiação luminosa é dada por lux.
LDR – Light Dependent Resistor
Resistor dependente de luz ou simplesmente 
fotorresistor . É usado como sensor de luz numa 
infinidade de aplicações
Quando a luz incide em determinadas substâncias 
cujas resistências são alteradas devido a quantidade 
de luz

LDR – Light Dependent Resistor
Resistor dependente de luz ou simplesmente 
fotorresistor . É usado como sensor de luz numa 
infinidade de aplicações
Quando a luz incide em determinadas substâncias 
cujas resistências são alteradas devido a quantidade 
de luz
LDR – Light Dependent Resistor
Especificações Técnicas:
LDR – Light Dependent Resistor
Exercicio1-Dado o LDR modelo GM3526 determine a 
resistência escura , resistência Clara , potência de 
dissipação e construa o gráfico:
LDR – Light Dependent Resistor
Exercicio2-Dado o circuito abaixo, calcule a variação 
da tensão VAB quando o LDR for submetido ao 
ambiente claro e escuro:
Fotodiodo
O Comportamento elétricos de diodos 
semicondutores e transistores é normalmente afetado 
quando luz incide na sua junção.
Quando na região de polarização direta, o fotodiodo
atua como um dispositivo fotovoltáico.
A energia dos fótons incidentes na junção causa a 
formação de mais pares elétron-lacunas na junção, o 
que resulta uma diminuição da barreira de ´potencial 
através da junção.
Os portadores minoritários do material são dispersos 
através da junçãa causando a formação de corrente 
elétrica
Fotodiodo
É um diodo semicondutor cuja junção está exposta à luz. 
A energia luminosa desloca elétrons para a banda de 
condução, reduzindo a barreira de potencial pelo 
aumento do número de elétrons , que podem circular se 
aplicada polarização reversa.
Fotodiodo
A corrente nos fotodiodos é da ordem de dezenas de mA
com alta luminosidade e a resposta é rápida.
Há fotodiodos para todas as faixas de comprimentos de 
onda. Do infravermelho ao ultravioleta, depende do 
material de sua composição
O fotodiodo é usado como sensor em controle remoto, 
em sistemas de fibra ótica, leitoras de códigos de barras, 
scanner (digitalizadores), canetas opticas, toca-discos 
CD, fotômetros e como sensor indireto de posição e 
velocidade
Fotodiodo
Os materiais usados na fabricação dos fotodiodos são 
semicondutores (PN), como o germânio e o silício
Sua sensibilidade luminosa baseia-se no efeito fotoelétrico, no 
valor da resistência no sentido de bloqueio na camada 
semicondutora modificada pela incidência da luz
Para que o efeito fotoelétrico não seja influenciado por outras 
fontes luminosas ele é encapsulado de maneira que tenha 
uma pequena abertura de área fotossensível
Fotodiodo
Simbologia
Polarização Reversa
FotoTransistor
É um transistor cuja junção coletor-base fica exposta à luz 
e atua como um fotodiodo.
O transistor amplifica a corrente através do circuito 
eletrônico e fornece alguns mA com alta luminosidade
Sua taxa de comutação é menor que a do fotodiodo
Fototransistor
SCL é a região de depleção, a 
corrente fotoelétrica age 
primeiramente como corrente de base 
gerando uma aumento significativo de 
fotocorrente na junção coletor-emissor
Fototransistor
simbologia
Corrente em função da luminosidade
Fototransistor -
Suas aplicações são as mesmas dos fotodiodos , 
exceto em sistemas de fibra ótica pela operação em 
alta frequência, contudo encontramos muitas outras 
aplicações dos fototransistores nos mais diversos tipos 
de grandezas a serem medidas, tais como:
Presença( barreira, relfexão difusa, e retrorreflexão)
Velocidade 
Temperatura
Pressão 
Vazão
Posição/deslocamento
Nível
Aplicações
Fototransistor -
Sensores de contraste: atuam pelo princípio da reflexão 
difusa e podem distinguir até 15 tonalidades de cinza na 
escala de preto até branco. Essa propriedade é o 
requisito fundamental para efetuar a leitura de 
marcação de contraste
Sensores de luminescência: reagem aos materiais 
fosforescentes(que refletem luz), ativados por uma fonte 
luminosa ultravioleta do sensor. A luz refletida é recebida 
e avaliada pelo sensor
Outras Aplicações
Fototransistor -
Sensores de distância: emitem luz sobre um objetou um
refletor, avaliando o feixe de luz refletido. Nessa
operação eles transformam a distância medida em um
sinal proporcional elétrico
Sensores analisadores de cores: os sensores analisadores
de cores da série CS operam operam segundo o
princípio tricromático. Emitem 3 cores básicas(vermelho ,
azul e verde)sobre os objetos a serem analisados e
calculam a participação porcentual de cada cor no raio
refletido, comparando com os valores previamente
memorizados
Outras Aplicações
Fototransistor
Caracteristicas
Máxima tensão coletor-emissor (BVCEO)
Máxima tensão emissor-coletor (BVECO)
Bibliografia
Automação Industrial – Controle do movimento e 
processos contínuos –Alexandre Capelli – Editora Érica
Sensores Industriais – Fundamentos e Aplicações –
Daniel Thomazini & Pedro Urbano Braga de 
Albuquerque – Editora Érica
Wodeyijia LDR datasheet