LICHTSENSOREN

LICHTSENSOREN

Hassen MerdassiNovember 2007

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Gliederung

1)Was sind Sensoren

2)Lichtsensoren

3)Motivation :Elektromagnetische Wellen

4)Motivation: Lichtintensität

5)Photoeffekt

6)Fotowiderstand

7)Fotodiode2

Was sind Sensoren ?

• Von lateinisch „sentire“ = fühlen, empfinden…

• Haben physikalische oder chemische Eigenschaften

• Sensoren entnehmen Informationen aus der Umgebung

• z.B. Wärmestrahlung ,Schall ,Helligkeit , Beschleunigung, etc..

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Passive Sensoren

• Bestehen nur aus passiven Elementen (Spule, Widerstand, Kondensator…)

• Benötigen eine Hilfsstromquelle (Spannungsversorgung) zur Signalerzeugung

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Aktive Sensoren

• Umwandlungseffekt (z.B. Photoeffekt)

• Wandeln mechanische-, thermische Energie, oder Licht in elektrische Energie um

• Arbeiten als Spannungsquelle

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Lichtsensoren

• Fotoempfänger ,Fotosensor

• Bei Einwirkung von Licht verändern sich die elektrischen Eingenschaften.

• Der Ausgangsstrom steigt proportional zum Lichteinfall an .

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Elektromagnetische Strahlung

• EM Welle besteht aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern

• Bsp: Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, UV-Strahlung sowie Röntgen- und Gammastrahlung...

• Untescheidung durch Frequenzj

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Lichtintensität

http://www.hbernstaedt.de/KnowHow/Licht/Formel.htm

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Lichtintensität

• Die Beleuchtungsstärke (US: Illumination) Ist das Maß für die Helligkeit, des auf eine Fläche auftreffenden Lichtes. Dieses wird mit dem Luxmeter gemessen.

http://www.hbernstaedt.de/KnowHow/Licht/Formel.htm

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2

Lichstrom lmBeleuchtungsstärke lx

Fläche m

Lichtintensität

http://www.hbernstaedt.de/KnowHow/Licht/Formel.htm10

Photoeffekt

• Photoleitung

• Photovoltaischer Effekt

• Photoionisation

Photoeffekt

1)Versuchaufbau:• Rot : Photokathode• Grün: Elektrode als

Empfänger der Elektronen .

• Veränderung :

a) Lichtintensität

b) Farbehttp://de.wikipedia.org/wiki/Fotoeffekt#Innerer_photoelektrischer_Effekt

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Photoeffekt

• a) Variation der Lichtintensität :

• Spannung unveränderlich

• Ladestrom (am Kondensator ) hängt von der Lichintensität ab .

• Strom bestimmt die Zeit die zum Erreichen einer maximalen Spannung nötig ist.

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Photoeffekt

• b) Variation der Farbe (Lichtwellenlänge/Lichtfrequenz):

• Die gemessene Maximalspannung ist nur von der Wellenlänge abhängig .

http://de.wikipedia.org/wiki/Fotoeffekt#Innerer_photoelektrischer_Effekt

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:

:

:

:

Mit

c Lichtgeschwindigkeit

Wellenlänge

f Frequenz

c f

FOTOWIDERSTAND

• LDR = light Dependent resistor

http://de.wikipedia.org/wiki/Fotowiderstand

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RPY 60

• Der RPY 60 ist ein Cadmiumselenid-Fotowiderstand.

• Hermetisch dicht, mit Glasfenster eingebaut • Für frontale Beleuchtung vorgesehen• Zeichnet sich besonders durch kurze Ablinkzeiten

aus

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Technische Daten RPY 60

20Optoelektronik Halbleiter Siemens

Strom-Spannung


Verlustleistung

Optikelektronik Halbleiter Siemens 22

Spektrale Empfindlichkeit


Hellwiderstand als Funktion der Beleuchtungsstärke

• RH=f(Ev):


FOTODIODE

http://de.wikipedia.org/wiki/Fotodiode26

Fotodiode

• Schnelle Silizium-Fotodiode

• BPX 65 planare Diode mit planem Lichtfenster

• Kathode elektrisch leitend mit dem Gehäuse verbunden

• Hohe Grenzfrequenz, geeignet für große Modulations-Bandbreite

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Fotodiode Daten


Dunkelstrom-Temperatur


Fotostrom-Temperatur


Dunkelstrom-Spannung


Verschiedene Temperaturen


Was nehmen wir ?

• Welcher Sensor ist am günstigsten

• Welcher Sensor ist am geeignetsten

(Wellenlänge, Arbeitsspannung, Verlusstleistung etc..)

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Abschluss

• DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT !

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