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Poner dos ejemplos de células fotoeléctricas y explicar su funcionamiento
Obra de arte: El efecto fotoeléctrico: Cuando los fotones de la luz (izquierda) inciden en una lámina de metal, pasan su energía a los electrones (naranja) del metal, expulsando a algunos de ellos para producir una corriente eléctrica. Se podría pensar que una luz más brillante o más cercana (más intensa) eliminaría los electrones con más energía, pero no es así. La energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la luz, sino de su color (frecuencia): cuanto más alta es la frecuencia, más energía tienen los fotones y más pueden pasar a los electrones del metal. Los fotones de la luz violeta de mayor frecuencia tienen más energía que los fotones de la luz roja de menor frecuencia, por lo que tienen más probabilidades de hacer caer los electrones (y liberarlos con mayor energía). Los fotones necesitan una frecuencia umbral mínima (una cantidad mínima de energía) para liberar electrones y producir un efecto fotoeléctrico, conocido como función de trabajo. En el ejemplo mostrado aquí, los fotones violetas tienen suficiente energía para liberar electrones, pero los fotones rojos no.
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La distancia de ajuste debe ser igual o menor que el rango de detección especificado. Los sensores pueden funcionar con una distancia de ajuste mayor que el rango de detección nominal, pero no se puede garantizar un funcionamiento fiable. Además, en un entorno sucio o polvoriento, el ajuste debe proporcionar un margen para la reducción de la intensidad del haz.
La distancia de detección indicada en las especificaciones es para el objeto de detección estándar, ya que la distancia de detección real difiere según el tamaño, el color, el estado de la superficie, etc., del objeto de detección, configure el sensor dejando un margen suficiente para estas diferencias.
Cuanto mayor sea el tamaño del objeto detectado, mayor será la cantidad de luz reflejada, lo que aumentará el alcance de detección, pero si el objeto detectado supera la dispersión del haz de luz o el campo de visión del receptor, el alcance de detección ya no aumentará.
El rango de detección relativo mencionado anteriormente para diferentes objetos de detección se ha dado tomando como 100 el rango de detección para el papel blanco no brillante. Los valores se dan como referencia y pueden variar ligeramente según el tipo de fotocélula, el tamaño del objeto detectado, etc.
Cómo funciona una célula fotoeléctrica
Los sensores industriales son los ojos y los oídos de las nuevas fábricas, y los hay de todos los tamaños, formas y tecnologías. Las tecnologías más comunes son la inductiva, la capacitiva, la fotoeléctrica, la magnética y la ultrasónica. Cada tecnología tiene puntos fuertes y débiles únicos, por lo que los requisitos de la propia aplicación determinarán qué tecnología debe utilizarse. Este artículo se centra en los sensores fotoeléctricos y define qué son, sus ventajas y algunos modos básicos de funcionamiento.
Los sensores fotoeléctricos están presentes en la vida cotidiana. Ayudan a controlar de forma segura la apertura y el cierre de las puertas de los garajes, a abrir los grifos de los lavabos con un gesto de la mano, a controlar los ascensores, a abrir las puertas del supermercado, a detectar el coche ganador en las carreras y a muchas otras cosas.
Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo que detecta un cambio en la intensidad de la luz. Normalmente, esto significa la no detección o la detección de la fuente de luz emitida por el sensor. El tipo de luz y el método por el que se detecta el objetivo varía en función del sensor.
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Cuando se expone una superficie metálica a una onda electromagnética monocromática de longitud de onda suficientemente corta (o, lo que es lo mismo, por encima de una frecuencia umbral), la radiación incidente es absorbida y la superficie expuesta emite electrones. Este fenómeno se conoce como efecto fotoeléctrico. Los electrones que se emiten en este proceso se denominan fotoelectrones.
El montaje experimental para estudiar el efecto fotoeléctrico se muestra esquemáticamente en la (Figura). El material objetivo sirve de ánodo, que se convierte en emisor de fotoelectrones cuando es iluminado por radiación monocromática. A este electrodo lo llamamos fotoelectrodo. Los fotoelectrones se recogen en el cátodo, que se mantiene a un potencial inferior con respecto al ánodo. La diferencia de potencial entre los electrodos puede aumentarse o reducirse, o su polaridad puede invertirse. Los electrodos están encerrados en un tubo de vidrio evacuado para que los fotoelectrones no pierdan su energía cinética en las colisiones con las moléculas de aire en el espacio entre los electrodos.