조도 센서 공개: 작동 원리, 종류 및 실용적 용도

일반적으로 조도 센서는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하며 스마트 기기, 농업, 보안 등 여러 분야에 적용됩니다.

오늘은 다양한 조도 센서의 종류와 작동 원리에 대해 논의하겠습니다.

조도 센서란 무엇인가요?

조도 센서는 광자(적외선이나 가시광선 같은 빛 에너지)를 전기 신호(전자)로 변환하는 수동 광전 소자입니다.

전기 신호 출력은 빛 스펙트럼 범위에서 복사 에너지를 측정한 후 빛 강도를 나타내는 경우가 많습니다.

조도 센서는 어떻게 작동하나요?

모든 조도 센서 유형의 작동 원리는 입력 빛 에너지에 반응하여 전압/전류를 생성하는 것입니다. 그러나 현저하게 다른 동작 모드를 가집니다.

이제 다음 섹션에서 특정 조도 센서의 다양한 작동 원리를 살펴보겠습니다.

조도 센서의 종류

다음을 포함합니다.

포토레지스터 (LDR)

(포토레지스터)

조도 의존 저항(LDR)(포토레지스터)은 조도 센서 회로에 적용되는 주요 조도 센서입니다.

포토레지스터를 구성하는 구성 요소는 고저항 광전도성 물질인 황화 카드뮴 셀입니다. 또한 이 셀들은 근적외선과 가시광선에 높은 감도를 가집니다.

작동 원리

종종 포토레지스터는 일반 저항과 유사하게 작동합니다. 그러나 포토레지스터의 전기 저항 변화는 그들에게 노출된 빛의 양에 따라 달라집니다.

따라서;

빛원에서 낮은 빛 강도가 있으면 황화 카드뮴 셀 사이에 높은 저항이 있습니다. 그 반대도 마찬가지입니다.

대부분 가로등 같은 응용 분야에서 위의 작동 원리를 볼 수 있습니다. 그런 경우 높은 빛 강도로 인해 저항이 낮아져 낮 동안 빛이 생성되지 않습니다.

포토다이오드

(포토다이오드)

포토다이오드 또는 포토센서는 두 번째 조도 센서 유형입니다.

저항 변화에 따라 작동하는 포토레지스터와 달리, 포토다이오드는 빛에 대한 복잡한 적응을 가집니다. 대신 빛 레벨을 전기 전류 흐름으로 변환합니다.

제조업체는 게르마늄과 실리콘 재료로 포토다이오드를 만듭니다. 센서에는 표면적, 내장 렌즈, 광학 필터도 있습니다.

작동 원리

빛 빔이 포토다이오드에 부딪히면 전자가 풀립니다. 결과적으로 전자 구멍이 형성되어 전기 전류 흐름을 허용합니다.

참고: 전기 전류는 빛 밝기에 정비례합니다. 따라서 더 밝은 빛은 더 강한 전기 전류로 이어집니다.

응용 분야

작동 원리상 빠른 빛 반응 변화가 있는 응용 분야에 가장 적합합니다.

예시는 다음과 같습니다.

분석 목적 및 측정을 위한 장비 등 의료 응용
연기 감지기 응용 및 콤팩트 디스크 플레이어 같은 가전제품
가정과 도로 표지판에 전력을 공급하는 다결정 실리콘 태양전지로 만든 태양광 패널 같은 태양 에너지 시스템

포토트랜지스터

(전압 포토트랜지스터)

이상적으로 포토트랜지스터는 전류 이득을 가진 증폭기와 포토다이오드입니다. 증폭기는 큰 전기적으로 분리된 베이스 영역을 가진 바이폴라 NPN 트랜지스터입니다. 하지만 일부는 빛 감도를 조절하기 위해 전기적 연결을 가질 수 있습니다. 게다가 대부분의 포토트랜지스터 외장은 투명하거나 투명한 렌즈를 가지고 있어 베이스 접합부에 빛을 집중시킵니다.

추가 증폭으로 포토트랜지스터의 빛 감도가 더 높습니다(최대 50~100배). 그러나 포토다이오드에 비해 낮은 빛 레벨에 대한 감도는 부족합니다.

작동 원리는 포토다이오드와 유사합니다.

응용 분야는 TV 리모컨, 광빔 센서, 옵토아이솔레이터입니다.