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Transductores Fotoelectricos
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TRANSDUCTOR FOTOELÉCTRICO
1.- Generalidades
Los transductores, en general, son dispositivos que convierten una forma
de energía en otra. Los transductores eléctricos, en particular, convierten
variables o cantidades físicas como luz, temperatura, sonido, movimiento,
etc., en señales de voltaje o viceversa.
La gran cantidad de transductores eléctricos que existen, varían de
acuerdo a un principio físico específico. En nuestro caso este será convertir
la energía luminosa en eléctrica, pero para esto debemos definir un tipo de
transductor denominado transductor fotoeléctrico.
Un transductor fotoeléctrico como su nombre lo indica es un tipo
de transductor que transforma luz en energía eléctrica o viceversa. Estas
vibraciones resultantes (ya sean eléctricas o lumínicas, dependiendo de la
naturaleza del transductor), son importantes en los sistemas.
Es importante resaltar que un transductor se puede dar en la entrada o
salida de un sistema electrónico, un ejemplo de transductor de entrada es
una fotocelda y un ejemplo de transductor de salida es un LED. Con fines
de mayor comprensión se anexo una figura que muestra la estructura
general de un sistema electrónico con transductores de entrada y de
salida:
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2.- Descripcion de la generacion de la señal.-
Como se vio anteriormente un transductor fotoeléctrico convierte la luz en
señales eléctricas que posteriormente será manipulada por un sistema,
pero para entender cómo se obtiene una señal eléctrica, ya sea voltaje o
corriente, a partir de variaciones de la luz debemos estudiar la siguiente
figura.
Cuando la luz incide en el cátodo, éste emite electrones que son captados
por el ánodo, produciéndose una corriente eléctrica utilizable en el circuito
externo. El cátodo y el ánodo están encerrados en un receptáculo de vidrio
o de cuarzo, el cuál puede estar evacuado o lleno de un gas inerte.
Este fenómeno se conoce como efecto fotoeléctrico, pero para entender en
que consiste el fenómeno imaginemos una lámina de metal que está
expuesta a la luz a una sola frecuencia, cuando esta viaja se comporta
como una onda, pero al intercambiar su energía con cualquier objeto lo
hace como una partícula que es llamada fotón. Cuando el fotón choca con
un electrón de un átomo de la lámina metálica, desaparece y cede toda su
energía al electrón, expulsándolo hacia otro átomo.
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3.- Aplicaciones
Las aplicaciones de los transductores fotoeléctricos son las siguientes:
Lámpara fluorescente - convierte la energía eléctrica en luz incoherente.
Lámpara incandescente - convierte la energía eléctrica en luz
incoherente.
Diodo emisor de luz - convierte la energía eléctrica en luz incoherente.
Diodo Láser - convierte la energía eléctrica en luz coherente.
Fotodiodo, fototransistor, fotomultiplicador - convierte los cambios de
niveles de luz en señales eléctricas.
Fotorresistencia o resistencia dependiente de la luz (LDR) - convierte los
cambios de niveles de luz en cambios de la resistencia eléctrica.
Tubo de rayos catódicos (CRT) - convierte las señales eléctricas en
señales visuales.
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Veamos un ejemplo de un transductor fotoeléctrico en una cámara digital.
Básicamente una cámara digital transforma la luz en señales eléctricas
que se convierten en la imagen capturada en la pantalla, pero para
comprender como esto es posible debemos analizar el funcionamiento de
esta.
Los fotones provenientes de una fuente de luz (artificial o natural) rebotan
en el objetivo y entran en la cámara a través de una serie de lentes. Al
presionar un botón una pequeña cantidad de luz durante una fracción de
segundo ingresa a la parte más importante de una cámara digital que es el
CCD, este integrado se encarga de convertir la luz en señales eléctricas,
posteriormente estas señales análogas serán convertida a una señal digital
mediante el ADC para que estas puedan ser procesadas por el DSP.
Finalmente la señal se encuentra traducida a un lenguaje informático, es
decir en una serie binaria de uno y ceros que representaran lo que
conocemos hoy en día como pixeles formando la unión de estos la imagen
capturada.
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4.- Conclusiones
Tras haberse realizado la presente investigación se pudo obtener una gran
cantidad de conclusiones, pero a continuación se analizaran las que se
consideraron de mayor relevancia.
1. Los transductores son dispositivos que forma parte de nuestro diario
vivir y se puede decir que han llegado a ser muy significativos en nuestro
existir, ya que gracias a ellos se ha podido aprovechar de la mejor manera
una fuente de energía, para poder generar otras formas de energía, como
es el caso de los transductores fotoeléctricos.
2. Gracias a los transductores es posible poder aprovechar de la mejor
manera la energía que nos da la naturaleza como es la energía de la
radiación solar y poder convertirla en señales eléctricas, haciendo posible
la creación de paneles solares, que aparte de ser ecológicos, este tipo de
energía se usa para abastecer refugios o casas aisladas de la red eléctrica.
3. Como se vio en las aplicaciones debido a los transductores
fotoeléctricos, es que hoy en día existen inventos que han cambiado el
mundo como son los diodos emisores de luz (LED), las lámparas
fluorescentes, los tubos de rayos catódicos (que se emplean en la
fabricación de monitores, televisores u osciloscopios), los fotodiodos,
optoacopladores, fotorresistencias, etc.
Para finalizar es importante resaltar que una de las mayores aplicaciones
que se les da a los transductores fotoeléctricos se encuentra en las
cámaras digitales ya que, básicamente lo que hace una cámara digital es
convertir variaciones de luz en señales eléctricas que posteriormente son
procesadas y de forma digital generan una imagen. Esta aplicación al igual
que las anteriores es de gran consideración, ya que es difícil imaginar un
mundo sin cámaras digitales o un mundo que prescinda de todas y cada
una las aplicaciones previamente indicadas.
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