سنسور نور

سنسور نور دستگاه‌های فوتوالکتریک هستند که انرژی نور‌(فوتون)‌را چه مرئی یا نور مادون قرمز به یک سیگنال الکتریکی‌(الکترون) تبدیل می‌کنند.

یک حسگر نور یک سیگنال خروجی ایجاد می‌کند که شدت نور را با اندازه‌گیری انرژی تابشی که در دامنه بسیار محدودی از فرکانس‌ها وجود دارد، به طور ساده “نور” می‌نامند و در فرکانس از‌”‌ مادون قرمز” تا “مرئی” تا طیف نور فرابنفش قرار دارد.

سنسور نور دستگاهی‌غیرفعال است که این‌”انرژی نوری”‌را چه در معرض‌دید و چه در‌قسمتهای فروسرخ طیف به یک‌خروجی سیگنال‌الکتریکی تبدیل می‌کند.

سنسور نور بیشتر به عنوان‌”دستگاه های فوتوالکتریک” یا “سنسورهای عکس”‌شناخته می‌شوند زیرا انرژی نور (فوتون ها)‌را به الکتریسیته‌(الکترون) تبدیل می‌کنند.

دستگاه های فوتوالکتریک را می توان در دو دسته اصلی دسته بندی کرد:

• مواردی که در صورت روشن شدن برق تولید می کنند ، مانند Photo-voltaics یا Photo-emissives و غیره
• دستگاه هایی که به نوعی خصوصیات الکتریکی خود را تغییر می‌دهند مانند مقاومت در برابر عکس یا هادی های عکس.

این منجر به طبقه بندی زیر از دستگاهها می شود.

• سلولهای Photo-emissive – اینها دستگاههای نوری هستند که در اثر برخورد با یک فوتون انرژی کافی ، الکترونهای آزاد را از ماده حساس به نور مانند سزیم آزاد می کنند.

مقدار انرژی فوتون‌ها به‌فرکانس نور بستگی دارد و هرچه فرکانس بیشتر باشد‌، فوتون‌ها انرژی بیشتری را تبدیل به انرژی‌الکتریکی می‌کنند.

• سلولهای Photo-conductive – این دستگاههای نوری هنگام قرار گرفتن در معرض نور مقاومت الکتریکی خود را تغییر می‌دهند.

رسانایی نوری در اثر برخورد نور با ماده نیمه هادی رخ می‌دهد که جریان جاری از‌طریق آن را کنترل می‌کند.

بنابراین ، نور بیشتر جریان را برای یک ولتاژ اعمال شده افزایش می دهد.

متداول ترین ماده نور رسانا سولفید کادمیوم است که در سلولهای نوری LDR استفاده می شود.

• سلولهای Photo-voltaic – این دستگاه‌های نوری متناسب با انرژی‌تابشی دریافت‌شده‌، یک‌EMF تولید می‌کنند و از‌نظر تأثیر مشابه با رسانایی نوری‌هستند.

انرژی نور به دو ماده نیمه هادی تقسیم می شود که ولتاژ تقریبی 0.5 ولت را ایجاد می کنند.

متداول ترین ماده فتوولتائیک سلنیوم است که در سلولهای خورشیدی استفاده می شود.

• دستگاه های Photo-junction – این دستگاه های فوتو عمدتاً دستگاه های نیمه رسانای واقعی مانند فوتودیود یا ترانزیستور نوری هستند که از نور برای کنترل جریان الکترون ها و سوراخ ها در اتصال PN خود استفاده می کنند.

دستگاه‌های فوتو عملکرد به‌طور خاص برای‌کاربرد آشکارساز و نفوذ‌نور با پاسخ طیفی تنظیم شده بر روی طول‌موج‌نور حادثه طراحی شده‌اند.

رسانای حساس به نور (سنسور نور)

یک سنسور نور Photoconductive برق تولید نمی‌کند بلکه در‌اثر قرار‌گرفتن در معرض‌انرژی نور‌، به سادگی خصوصیات‌فیزیکی آن را تغییر می‌دهد.

متداول‌ترین نوع دستگاه نور رسانا Photoresistor است که مقاومت الکتریکی خود را در پاسخ به تغییرات شدت نور تغییر می‌دهد.

مقاومت در برابر نور دستگاه های نیمه هادی هستند که از انرژی نور برای کنترل جریان الکترون ها استفاده می کنند و از این رو جریانی که از آنها می گذرد استفاده می کنند.

سلول نوری عادی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد مقاومت وابسته به نور یا LDR نامیده می شود.

مقاومت وابسته به نور

همانطور که نام آن نشان می‌دهد، مقاومت وابسته به نور (LDR)از یک قطعه از مواد نیمه‌هادی در معرض آشکار مانند کادمیوم فلزی ساخته می‌شود که مقاومت الکتریکی خود را از چندین هزار اهم  در تاریکی به تنها چند صد اهم  تغییر می‌دهد که نور با ایجاد جفت الکترون در مواد به آن می‌تابد.

اثر خالص، بهبود در رسانایی آن با کاهش مقاومت برای افزایش در روشنایی است.

همچنین، سلول‌های photoresistive برای پاسخ به تغییر در شدت نور زمان واکنش طولانی دارند.

موادی که به عنوان بستر نیمه‌رسانا استفاده می‌شود شامل سولفید سرب (PbS)‌، سلنید سرب (PbSe)‌، آنتیمونید ایندیوم (InSb) است.

که نور را در محدوده مادون‌قرمز تشخیص می‌دهد با بیشترین استفاده از سنسورهای نور مقاوم در‌برابر‌نور‌، سولفید کادمیوم (Cds) است.

سولفید کادمیوم در ساخت سلولهای نور رسانا استفاده می شود زیرا منحنی پاسخ طیفی آن با چشم انسان مطابقت دارد و حتی می توان با استفاده از یک مشعل ساده به عنوان منبع نور آن را کنترل کرد.

به طور معمول ، در محدوده طیفی قابل مشاهده ، طول موج حساسیت اوج (λp) حدود 560nm تا 600nm دارد.

سلول مقاومت وابسته به نور

متداول ترین حسگر نور مقاوم در برابر نور‌، سلول نور رسانای سولفید کادمیوم ORP12 است.

این مقاومت وابسته به نور دارای پاسخ طیفی حدود 610 نانومتر در ناحیه زرد تا نارنجی نور است.

مقاومت سلول در هنگام روشن نشدن‌(مقاومت در برابر تاریکی) در حدود 10MΩ بسیار زیاد است که با روشن شدن کامل‌(مقاومت در برابر نور) به حدود 100Ω می رسد.

برای افزایش مقاومت در برابر تاریکی و در‌نتیجه کاهش جریان تاریک‌، مسیر مقاومتی یک الگوی زیگزاگ در‌سراسر بستر‌سرامیکی تشکیل می‌دهد.

فوتوسل CdS دستگاهی بسیار کم هزینه است که اغلب در روشنایی خودکار‌، تاریکی یا گرگ و میش برای روشن و خاموش‌کردن چراغ های خیابان و برای کاربردهای نوع نورسنج عکس مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اتصال یک مقاومت وابسته به‌نور به صورت‌سری با یک مقاومت‌استاندارد مانند این در یک ولتاژ منبع تغذیه ‌DC‌دارای یک‌مزیت عمده‌است.

ولتاژ متفاوتی در محل اتصال آنها برای سطوح مختلف نور ظاهر می شود.

مقدار افت ولتاژ روی مقاومت سری‌، R2 با مقدار مقاومت وابسته به نور‌، RLDR تعیین می‌شود.

این توانایی برای تولید ولتاژهای مختلف‌، مدار بسیار مفیدی به نام “تقسیم کننده پتانسیل” یا شبکه تقسیم ولتاژ تولید می‌کند.

همانطور که می دانیم جریان از طریق یک مدار سری معمول است.

و با تغییر LDR به دلیل شدت‌نور مقاومت در برابر آن‌، ولتاژ موجود در‌VOUT توسط فرمول تقسیم ولتاژ تعیین می‌شود.

با مقاومت LDR ، RLDR می تواند از حدود 100Ω در نور خورشید تا بیش از 10MΩ در تاریکی مطلق متفاوت باشد که این تغییر مقاومت در VOUT به یک تغییر ولتاژ تبدیل می شود‌، همانطور که نشان داده شده‌است.

مقاومت وابسته به نور

یک استفاده ساده از مقاومت وابسته به نور‌، همانند یک سوئیچ حساس به نور است که در زیر نشان داده‌شده‌است.

این مدار سنسور اصلی نور از یک سوئیچ فعال شده با نور خروجی رله است.

یک مدار تقسیم‌کننده بالقوه بین مقاومت در برابر نور‌، LDR و مقاومت R1 تشکیل شده‌است.

هنگامی که هیچ نوری وجود ندارد‌، یعنی در تاریکی‌، مقاومت LDR در محدوده Megaohms (MΩ) بسیار زیاد است.

بنابراین بایاس پایه صفر بر روی ترانزیستور TR1 اعمال می‌شود و رله از انرژی خارج می شود یا “خاموش” است.

با افزایش سطح نور مقاومت LDR شروع به کاهش می کند و باعث افزایش ولتاژ بایاس پایه در V1 می‌شود.

در نقطه ای که توسط شبکه تقسیم کننده بالقوه تشکیل شده با مقاومت R1 تعیین می‌شود.

ولتاژ بایاس پایه آنقدر زیاد است که ترانزیستور‌TR1 را “روشن” کرده است.

بنابراین رله را که به نوبه خود برای کنترل برخی مدارهای خارجی استفاده می‌شود‌، فعال می‌کند.

همانطور که سطح نور دوباره به تاریکی برمی‌گردد‌، مقاومت LDR افزایش می‌یابد و باعث کاهش ولتاژ پایه ترانزیستور می‌شود‌، ترانزیستور را روشن می‌کند و‌”OFF”‌را در یک سطح نور ثابت که دوباره توسط شبکه تقسیم کننده بالقوه تعیین می‌شود‌، خاموش می‌کند.

با جایگزینی مقاومت ثابت R1 با پتانسیومتر VR1‌، می‌توان نقطه ای را که در آن رله “روشن” یا “خاموش” می‌شود از قبل در یک سطح نور خاص تنظیم کرد.

این نوع مدار ساده که در بالا نشان داده شده دارای حساسیت نسبتاً کمی است.

ممکن است به دلیل تغییرات دما یا ولتاژ تغذیه ، نقطه سوئیچینگ آن سازگار نباشد.

با ترکیب LDR در یک آرایش‌”Wheatstone Bridge”‌و جایگزینی ترانزیستور با یک تقویت کننده عملیاتی همانطور که نشان داده شده است‌، می توان به راحتی مدار فعال شده با نور دقیق را ایجاد کرد.

مدار سنجش سطح نور

در این مدار اساسی سنجش تاریکی ، مقاومت وابسته به نور LDR1 و پتانسیومتر VR1 یک بازوی قابل تنظیم از یک شبکه پل مقاومتی ساده را تشکیل می دهند ، که به عنوان پل Wheatstone نیز شناخته می شود ، در حالی که دو مقاومت ثابت R1 و R2 بازوی دیگر را تشکیل می دهند.

هر دو طرف پل شبکه های تقسیم کننده بالقوه ای را در ولتاژ تغذیه تشکیل می دهند که خروجی های V1 و V2 به ترتیب به ورودی های ولتاژ غیر معکوس و معکوس کننده تقویت کننده عملیاتی متصل می شوند.

تقویت کننده عملیاتی به عنوان یک تقویت کننده دیفرانسیل که به عنوان یک مقایسه کننده ولتاژ با بازخورد شناخته می شود پیکربندی شده است که وضعیت ولتاژ خروجی آن با اختلاف بین دو سیگنال یا ولتاژ ورودی ، V1 و V2 تعیین می شود.

ترکیب مقاومت R1 و R2 در ورودی V2 یک مرجع ولتاژ ثابت تشکیل می‌دهند که با نسبت دو‌مقاومت تنظیم می‌شود.

ترکیب LDR – VR1 متناسب با سطح‌نوری که توسط مقاومت در‌برابر نور شناسایی‌می‌شود‌، ولتاژ ورودی متغیری V1 را ایجاد می‌کند.

همانند مدار‌قبلی‌، از خروجی تقویت کننده عملیاتی برای کنترل یک رله استفاده می‌شود که توسط دیود چرخ آزاد‌،‌D1 محافظت می‌شود.

وقتی سطح نوری که LDR حس می کند و ولتاژ خروجی آن کمتر از ولتاژ مرجع تنظیم شده در V2 می شود ، خروجی از آپ-آمپ با تغییر حالت باعث فعال شدن رله و تغییر بار متصل می شود.

به همین ترتیب با افزایش سطح نور ، خروجی با خاموش کردن رله برگشت می کند.

پسماند دو نقطه سوئیچینگ توسط مقاومت بازخورد تنظیم می‌شود Rf می تواند برای افزایش ولتاژ مناسب تقویت کننده انتخاب شود.

عملکرد این نوع مدار سنسور نور را می توان معکوس کرد تا هنگامی که سطح نور بیش از سطح ولتاژ مرجع است و “برعکس” با معکوس کردن موقعیت های سنسور نور LDR و پتانسیومتر VR1 ، رله “ON” روشن شود.

از پتانسیومتر می توان برای “پیش تنظیم” نقطه سوئیچ تقویت کننده دیفرانسیل به هر سطح نور خاصی استفاده کرد و آن را به عنوان یک مدار پروژه ساده سنسور نور ایده آل کرد.

دستگاه های Photojunction

دستگاه های Photojunction اساساً سنسورهای نوری یا آشکارسازهای PN-Junction هستند که از اتصالات نیمه هادی سیلیکونی PN ساخته شده اند که به نور حساس هستند و می توانند هم نور مرئی و هم نور مادون قرمز را تشخیص دهند.

دستگاه های اتصال عکس به طور خاص برای سنجش نور ساخته شده اند.

این دسته از سنسورهای نور فوتوالکتریک شامل Photodiode و Phototransistor هستند.

Photodiode

ساخت سنسور نوری Photodiode همانند یک دیود اتصال PN معمولی است.

با این تفاوت که پوشش خارجی دیودها یا شفاف است و یا دارای یک لنز شفاف است تا نور را بر روی اتصال PN برای افزایش حساسیت متمرکز کند.

محل اتصال به نور به ویژه طول موج طولانی تر مانند مادون قرمز به جای نور مرئی پاسخ خواهد داد.

این ویژگی می‌تواند برای دیودهای دارای بدنه های شفاف یا مهره های شیشه‌ای مانند دیود سیگنال 1N4148 مشکل ساز شود.

از LED‌ها می‌توان به‌عنوان دیودهای نوری نیز استفاده کرد زیرا هم می‌توانند نور را از‌محل اتصال‌خود ساطع‌کنند و هم تشخیص‌دهند.

تمام اتصالات PN به نور حساس هستند و می توانند در حالت ولتاژ بی طرفانه عکس رسانا با اتصال PN فوتودایود همیشه “بایاس معکوس” استفاده شوند تا فقط نشت دیودها یا جریان تاریک جریان داشته باشد.

مشخصه ولتاژ جریان‌(منحنی های ورودی‌/‌خروجی) یک فوتودیود بدون‌نور در محل‌اتصال آن‌(حالت تاریک)‌شباهت زیادی به سیگنال عادی یا دیود اصلاح‌کننده دارد.

هنگامی که فوتودیود به جلو سوار می شود‌، یک افزایش نمایی در جریان وجود دارد‌، همان دیود طبیعی.

هنگامی که یک بایاس معکوس اعمال می شود ، یک جریان اشباع معکوس کوچک ظاهر می شود که باعث افزایش منطقه تخلیه ، که قسمت حساس اتصال است ، می شود.

فوتودیودها همچنین می‌توانند با استفاده از ولتاژ بایاس ثابت در محل اتصال‌، در حالت جریان متصل شوند.

حالت فعلی در محدوده وسیعی بسیار خطی است.

ساختار و ویژگی‌های ساخت دیود نوری

هنگامی که به‌عنوان سنسور نور استفاده می‌شود‌،‌یک جریان تاریک فوتودیود‌(0 لوکس)‌برای شمعدانی حدود 10uA و برای دیودهای نوع‌سیلیکون 1uA است.

وقتی نور به محل اتصال می‌افتد‌، جفت های سوراخ / الکترون بیشتری تشکیل می شود و جریان نشت افزایش می‌یابد.

این جریان نشتی با افزایش روشنایی محل اتصال افزایش می یابد.

بنابراین ، جریان فوتودیودها مستقیماً با شدت نور که به محل اتصال PN می افتد متناسب است.

یکی از اصلی‌ترین مزایای دیودهای نوری هنگامی که به‌عنوان سنسور نور استفاده می‌شود‌، پاسخ‌سریع آنها به تغییرات سطح نور است.

اما یکی از معایب این نوع دستگاه نوری جریان نسبتاً کم جریان حتی در صورت روشن بودن کامل است.

مدار زیر مدار مبدل عکس-جریان به ولتاژ را با استفاده از یک تقویت‎‌کننده عملیاتی به‌عنوان دستگاه تقویت کننده نشان می‌دهد.

ولتاژ خروجی (Vout) به صورت Vout = IP * Rƒ داده می‌شود و متناسب با مشخصات شدت نور فوتودیود است.

این نوع مدار همچنین از ویژگی های یک تقویت کننده عملیاتی با دو ترمینال ورودی در ولتاژ صفر استفاده می کند تا دیود نوری را بدون تعصب کار کند.

این پیکربندی op-amp با تعادل صفر باعث می شود که امپدانس بالایی به فوتودیود منتهی شود و نتیجه آن تأثیر کمتری از جریان تاریک و دامنه خطی وسیع تری از جریان نوری نسبت به شدت نور تابشی باشد.

خازن Cf برای جلوگیری از نوسان یا افزایش اوج و تنظیم پهنای باند خروجی (1 / 2πRC) استفاده می شود.

مدار تقویت کننده عکس دیود

Photodiodes سنسورهای نوری بسیار متنوع هستند که می‌توانند جریان جاری آن را “روشن” و “خاموش” در نانو الکترومکانیکی تبدیل کنند و معمولا در مدارهای تقویت‌کننده عملیاتی به عنوان detectors طیف مادون‌قرمز برای ارتباطات فیبر نوری، دستگاه‌های تشخیص حرکت زنگ خطر و تصویربرداری متعدد، سیستم‌های اسکن لیزری و سیستم‌های موقعیت یابی استفاده می‌شوند.

Phototransistor

Phototransistor که در واقع یک فوتودایود با تقویت است ، یک وسیله اتصال عکس متصل به فوتودیود است.

سنسور نور Phototransistor دارای یک جهت‌گیری معکوس اتصال PN پایه جمع‌کننده است و آن را در‌معرض منبع‌نور تابشی قرار می‌دهد.

فوتوترانزیستورها همان فوتودیود را کار می کنند با این تفاوت که می توانند افزایش جریان را ایجاد کنند و بسیار حساس تر از فوتودیود با جریان 50 تا 100 برابر بیشتر از فوتودیود استاندارد هستند.

هر ترانزیستور معمولی را می‌توان به‌راحتی به یک سنسور نور فوتوترانزیستور تبدیل کرد اتصال یک فوتودیود بین کلکتور و پایه.

فوتوترانزیستورها عمدتاً از یک ترانزیستور دو قطبی NPN تشکیل شده و منطقه پایه آن از نظر الکتریکی متصل نیست.

اگرچه برخی از فوتوترانزیستورها برای کنترل حساسیت به اتصال پایه اجازه می دهند و از فوتون های نور برای تولید جریان پایه استفاده می کند که به نوبه خود باعث می شود تا یک جمع کننده جریان ساطع کند .

بیشتر ترانزیستورهای نوری از نوع NPN هستند که پوشش بیرونی آنها یا شفاف است و یا دارای یک لنز شفاف برای تمرکز نور بر روی اتصال پایه برای افزایش حساسیت است.

ساختار و مشخصات Photo-transistor

در ترانزیستور NPN جمع‌کننده نسبت به ساطع‌کننده مغرضانه مثبت می‌شود‌، به طوری که اتصال پایه / کلکتور مغرض معکوس است.

بنابراین ، بدون روشن شدن محل اتصال ، نشت طبیعی یا جریان تاریک وجود دارد که بسیار کم است.

هنگامی که نور به پایه می افتد جفت الکترون / سوراخ بیشتری در این منطقه تشکیل می شود.

پس جریان تولید شده توسط این عمل توسط ترانزیستور تقویت می شود.

معمولاً حساسیت یک فوتوترانزیستور تابعی از افزایش جریان DC ترانزیستور است.

بنابراین‌، حساسیت کلی تابعی از جریان جمع کننده است و می‌تواند با اتصال مقاومت بین‌پایه و ساطع کننده کنترل شود.

اما برای کاربردهای نوع optocoupler با حساسیت بسیار بالا‌، به طور کلی از فوتوترانزیستورهای Darlington استفاده می شود.

ترانزیستورهای فوتو دارلینگتون از ترانزیستور NPN دو قطبی دوم برای تهیه تقویت اضافی یا در صورت نیاز به حساسیت بیشتر یک دستگاه آشکارساز نوری به دلیل سطح نور کم یا حساسیت انتخابی استفاده می کنند ، اما پاسخ آن کندتر از واکنشگر نوری معمولی NPN است.

دستگاه‌های عکس darlington از یک فوتوترانزیستور معمولی تشکیل‌شده‌است که خروجی ساطع کننده آن با پایه ترانزیستور NPN دو‌قطبی بزرگتر متصل‌می‌شود.

از آنجا که با پیکربندی ترانزیستور darlington ، جریان فعلی برابر است با حاصل از سود فعلی دو ترانزیستور منفرد ، دستگاه فوتودارلینگتون یک آشکارساز بسیار حساس تولید می کند.

برنامه های معمول سنسور نوری Phototransistors در :

• عایق های نوری
• سوئیچ های شکاف خورده
• سنسورهای پرتو نور
• فیبر نوری و کنترل از راه دور نوع تلویزیون و غیره هستند.

بعضی اوقات هنگام تشخیص نور مرئی به فیلترهای مادون قرمز نیاز است.

نوع دیگری از سنسور نور نیمه هادی نور فتوجانکشن که قابل ذکر است فوتو – تریستور است.

این یک تریستور فعال شده با نور یا سیلیکون کنترل شده یکسو کننده ، SCR است که می تواند به عنوان یک سوئیچ فعال شده در نور در برنامه های AC استفاده شود.

با این حال حساسیت آنها معمولاً در مقایسه با فوتودیودهای معادل یا ترانزیستورهای نوری بسیار کم است.

برای کمک به افزایش حساسیت آنها به نور ، تریستورهای عکس در اطراف محل اتصال دروازه نازک تر می شوند.

نکته منفی این روند این است که مقدار جریان آندی را که می توانند تغییر دهند محدود می کند.

سپس برای کاربردهای‌متناوب جریان بالاتر از آنها به‌عنوان دستگاه‌های‌آزمایشی در اتصال‌دهنده های بین المللی برای تغییر تریستورهای معمولی بزرگتر استفاده‌می‌شود.

سلولهای فتوولتائیک

متداول ترین نوع سنسور نور فتوولتائیک‌، Solar Cell است. سلولهای خورشیدی انرژی نور را مستقیماً به انرژی الکتریکی DC به شکل ولتاژ یا جریان به یک قدرت بار مقاومتی مانند نور‌، باتری یا موتور تبدیل می کنند.

سپس سلول های فتوولتائیک از بسیاری جهات به یک باتری شباهت دارند ، زیرا منبع تغذیه DC هستند.

با این حال ، بر خلاف سایر دستگاه های عکس که در بالا بررسی کردیم که از شدت نور حتی از یک مشعل برای کار استفاده می کنند.

سلول های خورشیدی فتوولتائیک با استفاده از انرژی تابشی خورشید بهترین عملکرد را دارند.

سلول های خورشیدی در انواع مختلفی از :

• برنامه ها برای تأمین منبع تغذیه جایگزین از باتری های معمولی
• مانند ماشین حساب ها
• ماهواره ها
• و هم اکنون در خانه هایی که نوعی انرژی تجدید پذیر دارند ، استفاده می شود.

سلولهای فتوولتائیک از اتصالات PN سیلیکون تک بلوری ساخته می شوند.

همان دیودهای نوری با یک منطقه حساس به نور بسیار بزرگ اما بدون تعصب معکوس استفاده می شوند.

آنها دارای ویژگی های مشابه یک فوتودیود بسیار بزرگ هنگام تاریکی هستند.

هنگامی که روشن می شود ، انرژی نور باعث می شود که الکترون از طریق اتصال PN جریان یابد و یک سلول خورشیدی جداگانه می تواند ولتاژ مدار باز تقریباً 0.58 ولت (580 میلی ولت) ایجاد کند.

سلول های خورشیدی دقیقاً مانند یک باتری دارای یک “مثبت” و “منفی” هستند.

سلول های خورشیدی منفرد را می توان به صورت پی در پی به یکدیگر متصل کرد و صفحات خورشیدی را ایجاد کرد که ولتاژ خروجی را افزایش می دهد یا به طور موازی به یکدیگر متصل می شوند تا جریان موجود افزایش یابد.

صفحات‌خورشیدی موجود در‌بازار با واحد‌وات درجه‌بندی می‌شوند که در‌صورت روشن‌شدن کامل‌، ولتاژ و جریان خروجی (ولت ها برابر آمپر) است.

مشخصات یک سلول خورشیدی فتوولتائیک معمولی

مقدار جریان موجود از یک سلول خورشیدی به:

• شدت نور
• اندازه سلول
• و کارایی آن بستگی دارد که به طور کلی در حدود 15 تا 20 درصد بسیار کم است.

برای افزایش کارایی کلی سلول سلولهای خورشیدی موجود در بازار ، از سیلیکون پلی کریستالی یا سیلیکون بی شکل استفاده می کنند که ساختار بلوری ندارند و می توانند جریانهای بین 20 تا 40 میلی آمپر در سانتی متر مربع ایجاد کنند.

از دیگر مواد مورد‌استفاده در ساخت سلول های فتوولتائیک می‌توان به گالیم آرسنید‌، مس ایندیوم دیزلنید و کادمیوم تلوراید اشاره‌کرد.

این مواد‌مختلف هرکدام پاسخ باند طیف متفاوتی دارند و بنابراین می‌توان برای تولید ولتاژ خروجی در طول‌موجهای مختلف نور‌”تنظیم” کرد.

در این‌آموزش در‌مورد سنسور نور‌، چندین نمونه از دستگاههایی را که در دسته سنسورهای نور طبقه بندی شده‌اند‌، بررسی کرده‌ایم.

این شامل کسانی است که دارای و بدون اتصالات PN هستند و می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری شدت نور استفاده‌کرد.

در آموزش بعدی ما به دستگاه های خروجی به نام Actuators خواهیم پرداخت.

محرک ها سیگنال الکتریکی را به کمیت فیزیکی مربوطه مانند حرکت ، نیرو یا صدا تبدیل می کنند.

یکی از این دستگاههای خروجی معمولاً مورد استفاده ، رله الکترومغناطیسی است.

برای مشاهده مقاله قبلی در مورد سنسور دما اینجا کلیک کنید.