Rūpniecībā un plaša patēriņa elektronikā fotorezistorus izmanto, lai mērītu gaismu, kaut ko saskaitītu, identificētu šķēršļus un daudz ko citu. Tās galvenais mērķis ir pārveidot gaismas daudzumu, kas krīt uz jutīgo zonu, par noderīgu elektrisko signālu. Pēc tam signālu var apstrādāt ar analogo, digitālo loģisko shēmu vai uz mikrokontrolleru balstītu shēmu. Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, kā darbojas fotorezistors un kā mainās tā īpašības gaismas ietekmē.
Saturs:
- Pamatjēdzieni un ierīce
- Fotorezistora īpašības
- Kur tiek izmantots
Pamatjēdzieni un ierīce
Fotorezistors ir pusvadītāju ierīce, kuras pretestība (vadītspēja, ja tas ir ērti) mainās atkarībā no tā, cik ļoti tiek apgaismota tās jutīgā virsma. Strukturāli tie ir atrodami dažādos dizainos. Visizplatītākie šī dizaina elementi ir parādīti zemāk esošajā attēlā. Tajā pašā laikā darbam īpašos apstākļos var atrast fotorezistorus, kas ir ievietoti metāla korpusā ar logu, caur kuru gaisma iekļūst jutīgajā virsmā. Zemāk jūs varat redzēt tā parasto grafisko apzīmējumu diagrammā.
Interesanti: pretestības izmaiņas gaismas plūsmas ietekmē sauc par fotorezistīvo efektu.
Darbības princips ir šāds: starp diviem vadošiem elektrodiem ir pusvadītājs (ieslēgts attēls ir parādīts sarkanā krāsā), kad pusvadītājs nav izgaismots - tā pretestība ir augsta, līdz vienībām MOhm. Kad šī zona ir apgaismota, tā vadītspēja strauji palielinās, un pretestība attiecīgi samazinās.
Kā pusvadītājus var izmantot tādus materiālus kā kadmija sulfīds, svina sulfīds, kadmija selenīts un citi. Materiāla izvēle fotorezistora ražošanā ir atkarīga no tā spektrālās īpašības. Vienkāršiem vārdiem sakot - krāsu diapazons (viļņu garums), kad tiek izgaismots, ar kuru elementa pretestība mainīsies pareizi. Tāpēc, izvēloties fotorezistoru, jāņem vērā, kādā spektrā tas darbojas. Piemēram, UV jutīgiem elementiem ir jāizvēlas tādi emitētāju veidi, kuru spektrālie raksturlielumi ir piemēroti fotorezistoriem. Attēls, kas apraksta katra materiāla spektrālās īpašības, ir parādīts zemāk.
Viens no bieži uzdotajiem jautājumiem ir "Vai fotorezistoram ir polaritāte?" Atbilde ir nē. Fotorezistoriem nav pn pārejas, tāpēc nav nozīmes, kurā virzienā plūst strāva. Jūs varat pārbaudīt fotorezistoru, izmantojot multimetru pretestības mērīšanas režīmā, izmērot apgaismotā un aptumšotā elementa pretestību.
Aptuveno pretestības atkarību no apgaismojuma varat redzēt zemāk esošajā grafikā:
Tas parāda, kā strāva mainās pie noteikta sprieguma atkarībā no gaismas daudzuma, kur Ф = 0 - tumsa, un Ф3 - spilgta gaisma. Nākamajā grafikā parādītas strāvas izmaiņas pie nemainīga sprieguma, bet mainīga apgaismojuma:
Trešajā grafikā var redzēt pretestības atkarību no apgaismojuma:
Zemāk esošajā attēlā var redzēt, kā izskatās populāri PSRS ražotie fotorezistori:
Mūsdienu fotorezistori, kas ir plaši izplatīti mājās gatavotu praksē, izskatās nedaudz atšķirīgi:
Burtu marķējumu parasti izmanto elementa apzīmēšanai.
Fotorezistora īpašības
Tātad, fotorezistoriem ir galvenās īpašības, kurām jāpievērš uzmanība, izvēloties:
- Tumšā pretestība. Kā norāda nosaukums, šī ir fotorezistora pretestība tumsā, tas ir, ja nav gaismas plūsmas.
- Integrālā fotosensitivitāte - apraksta elementa reakciju, strāvas izmaiņas caur to uz gaismas plūsmas izmaiņām. Mērīts pie pastāvīga sprieguma A / lm (vai mA, μA / lm). Apzīmēts kā S. S = Iph / F, kur Iph ir fotostrāva un F ir gaismas plūsma.
Šajā gadījumā tiek norādīta fotostrāva. Šī ir atšķirība starp tumšo strāvu un apgaismotā elementa strāvu, tas ir, daļu, kas radās fotovadīšanas efekta dēļ (tāda pati kā fotorezistīvais efekts).
Piezīme: tumšā pretestība, protams, ir raksturīga katram konkrētajam modelim, piemēram, FSK-G7 tā ir 5 MΩ, un integrālā jutība ir 0,7 A / lm.
Atcerieties, ka fotorezistoriem ir noteikta inerce, tas ir, tā pretestība nemainās uzreiz pēc apstarošanas ar gaismas plūsmu, bet gan ar nelielu kavēšanos. Šo parametru sauc par izslēgšanas frekvenci. Šī ir sinusoidālā signāla frekvence, kas modulē gaismas plūsmu caur elementu, pie kuras elementa jutība samazinās par sakni 2 reizes (1,41). Komponentu ātrums parasti ir desmitos mikrosekundēs (10 ^ (- 5) s). Tādējādi fotorezistora izmantošana ķēdēs, kur nepieciešama ātra reakcija, ir ierobežota un bieži vien nevajadzīga.
Kur tiek izmantots
Kad mēs uzzinājām par fotorezistoru ierīci un parametriem, runāsim par to, kas tas ir, izmantojot konkrētus piemērus. Lai gan fotorezistoru izmantošanu ierobežo to ātrums, tas nav padarījis pielietojuma jomu mazāku.
- Krēslas stafetes. Tos sauc arī par fotorelejiem - tās ir ierīces, kas automātiski ieslēdz gaismu naktī. Zemāk esošajā diagrammā parādīta šādas shēmas vienkāršākā versija, izmantojot analogos komponentus un elektromehānisko releju. Tās trūkums ir histerēzes trūkums un iespējama grabēšana pie robežvērtībām apgaismojums, kā rezultātā relejs grabēs vai ieslēgsies / izslēgsies ar nelielām svārstībām apgaismojums.
- Gaismas sensori. Ar fotorezistoru palīdzību var noteikt vāju gaismas plūsmu. Zemāk ir šādas ierīces ieviešana, kuras pamatā ir ARDUINO UNO.
- Signalizācijas. Šādās shēmās galvenokārt tiek izmantoti elementi, kas ir jutīgi pret ultravioleto starojumu. Jutīgo elementu apgaismo emitētājs, ja starp tiem ir šķērslis, tiek iedarbināta trauksme vai izpildmehānisms. Piemēram, turniketu metro.
- Sensori kaut kā klātbūtnei. Piemēram, poligrāfijas nozarē fotorezistorus var izmantot, lai kontrolētu lentes pārtraukumus vai presē ievadīto lokšņu skaitu. Darbības princips ir līdzīgs iepriekš aprakstītajam. Tādā pašā veidā jūs varat saskaitīt pa konveijera lenti novadīto produktu daudzumu vai tā izmēru (ar zināmu ātrumu).
Mēs īsi runājām par to, kas ir fotorezistors, kur tas tiek izmantots un kā tas darbojas. Elementa praktiskā izmantošana ir ļoti plaša, tāpēc ir diezgan grūti aprakstīt visas funkcijas vienā rakstā. Ja jums ir kādi jautājumi - rakstiet tos komentāros.
Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties noderīgu videoklipu par šo tēmu:
Jūs droši vien nezināt:
- Kā ar savām rokām izveidot foto stafeti
- Kā pieslēgt kustības sensoru apgaismojumam
- Kas ir rezistors un kam tas paredzēts
(0)man nepatīk
(0)
