Spis treści:
Czujnik światła to jeden z najpowszechniejszych komponentów elektronicznych. Poznaj najważniejsze informacje o tego typu sprzętach ze sklepem Botland.
Czym jest czujnik światła?
Większość z nas każdego dnia spotyka się z różnymi rodzajami czujników – do najczęściej wykorzystywanych bez wątpienia należą czujniki światła. Są one wykorzystywane m.in. w oświetleniu, a także w smartfonach; ponadto komponenty tego rodzaju zapewniają ogromne możliwości w projektach z zakresu robotyki i elektroniki. Jak jednak wygląda definicja tego urządzenia? Jest to czujnik należący do rodziny fotodetektorów (lub fotosensorów), którego działanie opiera się na zmianie jednej z wielkości elektrycznych (napięcie, opór lub natężenie) w momencie wykrycia strumienia światła.
Ta z pozoru prosta funkcjonalność ma spore znaczenie w wielu mechanizmach i urządzeniach. Z czujników światła korzysta się m.in. w przypadku sprzętów, które wymagają automatycznego włączania i wyłączania w zależności od poziomu oświetlenia. Fotodetektory mogą posłużyć również do regulacji jasności ekranu czy monitorowania warunków pogodowych.
Czujniki światła – rodzaje
W zależności od konstrukcji wyróżniamy trzy główne rodzaje czujników światła – fotodiody, fotorezystory i fototranzystory. Każdy z nich działa w nieco inny sposób, co przekłada się także na różnice w zastosowaniu. Oto podstawowe informacje na temat podstawowych typów czujników światła:
- Fotorezystory to oporniki o wartości oporu zależnej od światła. Mogą być stosowane np. w lampach ulicznych czy w niektórych urządzeniach fotograficznych.
- Fotodiody przekształcają światło w prąd elektryczny. Są wykorzystywane w sprzętach takich jak czujniki dymu czy telewizory.
- Fototranzystory, podobnie jak fotodiody, przekształcają energię świetlną w prąd elektryczny. Są jednak dokładniejsze, ponieważ mogą dostosowywać wartość wyjściową na podstawie ilości odbieranego światła. Z uwagi na bardziej precyzyjne działanie znajdują zastosowanie m.in. w systemach bezpieczeństwa.
Jak działa czujnik światła?
Dokładny sposób działania czujnika światła zależy od jego rodzaju i konstrukcji. W przypadku fotorezystorów kluczową rolę odgrywają półprzewodniki, które powodują zmianę oporu po przejściu w stan przewodzenia w wyniku pobudzenia przez fotony. Jeśli z kolei światło pada na fotodiodę, wiązka wybija elektrony, powodując przepływ prądu elektrycznego – jaśniejsze światło wywołuje silniejszy prąd. Jego wartość może być następnie wykorzystana do pomiaru natężenia oświetlenia. Fototranzystor działa w podobny sposób, jednak w tym przypadku opór zmienia się między emiterem a bazą, na którą pada promieniowanie świetlne, umożliwiając sterowanie wartością prądu na kolektorze.
Z czego zbudowany jest czujnik światła?
Budowa czujnika światła, podobnie jak jego działanie, zależy od konkretnego rodzaju komponentu. Fotorezystory wykonuje się z materiału półprzewodnikowego o wysokiej rezystancji, który cechuje się wysoką czułością na światło widzialne i bliskie podczerwieni. Co ważne, mogą to być półprzewodniki samoistne, takie jak krzem czy german, lub niesamoistne (domieszkowane) – w przypadku tych drugich wymagana jest nieco mniejsza energia.
Fotodiody tworzy się głównie z krzemu; składają się one ponadto z filtrów optycznych, wbudowanych soczewek i powierzchni. Fototranzystory mogą zostać natomiast opisane jako fotodiody połączone z elementem wzmacniającym.
Do czego wykorzystuje się czujniki światła?
Czujnik światła to komponent o bardzo szerokim zastosowaniu. Rozwiązania tego typu wykorzystuje się m.in. w elektronice samochodowej, fotografii czy automatyce. To jednak nie wszystko – do tego warto zwrócić uwagę na możliwości czujników w robotyce i różnych hobbystycznych projektach.
Regulacja jasności ekranu
Sensory o różnym działaniu – w tym czujniki światła – stanowią już podstawowe wyposażenie zarówno smartfonów, i laptopów. W sprzętach tego typu odpowiadają przede wszystkim za automatyczną regulację jasności ekranu w zależności od warunków oświetleniowych w otoczeniu. Dzięki temu można poprawić czytelność wyświetlanego obrazu lub zaoszczędzić energię.
W przypadku smartfonów czujniki światła są zazwyczaj umieszczane w górnej części przedniego panelu urządzenia – to miejsce, które zazwyczaj nie jest zasłonięte dłonią użytkownika, dzięki czemu sensor może cały czas pracować w optymalnych warunkach. Niektórzy producenci montują czujniki w tzw. notchu lub pod wyświetlaczem.
Automatyczne włączanie i wyłączanie świateł
Czujniki światła są wykorzystywane do automatycznego włączania lub wyłączania latarni w zaawansowanych systemach oświetlenia ulicznego. To przydatna funkcja pod względem oszczędności energii – zastosowanie sensorów pozwala na oświetlanie przestrzeni publicznych tylko wtedy, gdy jest to potrzebne.
Elektronika samochodowa
W kontekście elektroniki samochodowej możemy często spotkać się także z określeniem „czujnik zmierzchu” – jest to jednak komponent działający na dokładnie tej samej zasadzie. Z jego użyciem możliwe jest m.in. automatyczne włączanie lub wyłączanie świateł mijania w zależności od warunków oświetleniowych panujących na drodze. W efekcie można liczyć na znaczny wzrost bezpieczeństwa jazdy – zwłaszcza tuż po zmroku.
Automatyczna regulacja oświetlenia
Czujniki światła pozwalają ponadto na dostosowywanie działania różnych systemów do zmieniających się warunków oświetleniowych. Przykładem mogą być układy automatycznego sterowania światłem w budynkach, a także systemy bezpieczeństwa.
Fotografia
Kolejnym obszarem, w którym czujniki światła odgrywają istotną rolę, jest fotografia. Tego typu komponenty można znaleźć zarówno w profesjonalnych aparatach, jak i w smartfonach. Dzięki nim możliwe jest automatyczne dostosowanie parametrów zdjęcia, takich jak czas naświetlania.
Czujniki światła w robotyce
Na koniec warto wspomnieć o obszarze zastosowania czujników światła, który interesuje nas najbardziej. Mowa o robotyce i elektronice – komponenty tego typu zapewniają ogrom możliwości dla majsterkowiczów i pasjonatów. W asortymencie sklepu Botland można znaleźć czujniki światła o różnych parametrach, dostosowane do pracy z najpopularniejszymi platformami, takimi jak Raspberry Pi czy Arduino.
