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Bersaglio laser intelligente - 2

Bersaglio laser intelligente

Se teniamo polarizzata inversamente la giunzione e la esponiamo ad una radiazione luminosa, visibile o all’infrarosso, notiamo quello che si definisce effetto fotoelettrico: a seconda dell’intensità della luce vediamo crescere, anche di parecchio (rispetto al valore in oscurità), la corrente di fuga; questo principio di funzionamento viene sfruttato dai fotodiodi, per ricevere comandi all’infrarosso.

L’effetto che ci interessa ora è invece quello fotovoltaico, cioè il fenomeno per il quale una giunzione P-N (quindi un diodo) esposta alla luce e non polarizzata, genera una tensione con polarità positiva verso l’anodo (regione P) e negativa sul catodo: ciò sta alla base delle celle solari, ma nel nostro circuito è l’effetto che ci permette di rilevare l’arrivo del raggio laser. Quest’ultimo tipo di funzionamento è quello svolto da ciascuno dei 4 led ad alta efficienza inseriti nel circuito.

A tal proposito va notato che non tutti i diodi, e tantomeno i led, se investiti dalla luce visibile producono tensione ai loro capi: i classici componenti al silicio non sono sensibili che all’infrarosso, mentre i led tradizionali, pur funzionando bene con la luce visibile, per ragioni costruttive e per il tipo di semiconduttore utilizzato anche se investiti dalla luce rossa danno una differenza di potenziale esigua. I led rossi ad alta efficienza, per il materiale di cui sono fatti e per la struttura ottica (la lente inglobata nella resina), nonché per il fatto di avere il contenitore trasparente, rispondono molto bene ad un raggio di luce visibile: ovviamente gran parte del lavoro viene svolto dal puntatore laser, poiché genera una luce concentrata di grande intensità, che arriva sul bersaglio.

Il semiconduttore di cui sono fatti i nostri led è particolarmente sensibile alla luce rossa, in aggiunta l’ottica, fatta per concentrare la luce in un angolo ristretto (così da ottenere una luminosità molto forte...) usata al contrario permette di concentrare la luce che investe la superficie, direttamente sulla giunzione. Insomma, solo i led ad alta efficienza soddisfano le nostre richieste, ed è perciò che li abbiamo utilizzati: vediamo come. Lo schema elettrico del bersaglio evidenzia la struttura modulare del circuito, composto da quattro sezioni identiche, facenti capo ciascuna ad un led ad alta efficienza e ad un amplificatore operazionale usato come comparatore di tensione; per comprendere il funzionamento descriviamo soltanto una delle quattro parti, ovvero quella relativa ad U1a.

Dopo l’accensione del circuito, considerando di non esporre il led LD1 alla luce del laser o a fonti di luce troppo intensa, abbiamo ai capi della resistenza R5 una differenza di potenziale nulla o comunque inferiore a quella sul piedino 2 dell’operazionale, stabilizzata dal diodo D1. Notate che U1a funziona da comparatore non-invertente, avendo il riferimento sull’ingresso invertente (piedino 2); inoltre tale riferimento è il potenziale ottenuto polarizzando direttamente il diodo D1, un comune componente silicio, che presenta una tensione costante di 0,65÷0,7 volt.

L’uscita dell’operazionale è perciò a livello basso, ovvero poche centinaia di millivolt che vengono neutralizzati dal diodo D5, posto nella catena di retroazione, apposta per fare in modo che la debole tensione in uscita a livello basso non alteri il funzionamento dell’insieme.

 

 

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