Endüstride ve tüketici elektroniğinde, fotodirençler ışığı ölçmek, bir şeyleri saymak, engelleri belirlemek ve daha fazlası için kullanılır. Temel amacı, hassas alana düşen ışık miktarını faydalı bir elektrik sinyaline dönüştürmektir. Sinyal daha sonra bir analog, dijital mantık devresi veya mikrodenetleyici tabanlı bir devre tarafından işlenebilir. Bu yazımızda size bir fotorezistörün nasıl çalıştığını ve ışığın etkisi altında özelliklerinin nasıl değiştiğini anlatacağız.
İçerik:
- Temel kavramlar ve cihaz
- Fotodirenç özellikleri
- nerede kullanılır
Temel kavramlar ve cihaz
Fotodirenç, hassas yüzeyinin ne kadar aydınlatıldığına bağlı olarak direnci (uygunsa iletkenliği) değişen yarı iletken bir cihazdır. Yapısal olarak, çeşitli tasarımlarda bulunurlar. Bu tasarımın en yaygın unsurları aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir. Aynı zamanda, belirli koşullarda çalışmak için, ışığın hassas yüzeye girdiği bir pencereye sahip metal bir kasa içine yerleştirilmiş fotodirençler bulmak mümkündür. Aşağıda, şemada geleneksel grafik tanımını görebilirsiniz.
İlginç: Işık akısının etkisi altında dirençteki değişime fotodirenç etkisi denir.
Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir: iki iletken elektrot arasında bir yarı iletken vardır (üzerinde şekil kırmızı ile gösterilir), yarı iletken aydınlatılmadığında - direnci birimlere kadar yüksektir Mohm. Bu alan aydınlatıldığında iletkenliği keskin bir şekilde yükselir ve buna bağlı olarak direnç düşer.
Kadmiyum sülfür, Kurşun sülfür, Kadmiyum Selenit ve diğerleri gibi malzemeler yarı iletken olarak kullanılabilir. Bir fotorezistörün imalatında malzeme seçimi, spektral özelliklerine bağlıdır. Basit bir deyişle - aydınlatıldığında, elemanın direncinin doğru şekilde değişeceği renk aralığı (dalga boyları). Bu nedenle, bir fotorezistör seçerken, hangi spektrumda çalıştığını dikkate almanız gerekir. Örneğin, UV'ye duyarlı elemanlar için, spektral özellikleri fotodirençler için uygun olan bu tip emitörlerin seçilmesi gereklidir. Malzemelerin her birinin spektral özelliklerini açıklayan şekil aşağıda gösterilmiştir.
Sık sorulan sorulardan biri "Fotorezistörün polaritesi var mı?" Cevap hayır. Fotodirençlerin bir pn bağlantısı yoktur, bu nedenle akımın hangi yönde aktığı önemli değildir. Işıklı ve karartılmış elemanın direncini ölçerek direnç ölçüm modunda bir multimetre kullanarak foto direnci kontrol edebilirsiniz.
Direncin aydınlatmaya yaklaşık bağımlılığını aşağıdaki grafikte görebilirsiniz:
Ф = 0 - karanlık ve Ф3 - parlak ışık olmak üzere, ışığın miktarına bağlı olarak akımın belirli bir voltajda nasıl değiştiğini gösterir. Aşağıdaki grafik, sabit voltajda, ancak değişen aydınlatmada akımdaki değişimi gösterir:
Üçüncü grafikte, direncin aydınlatmaya olan bağımlılığını görebilirsiniz:
Aşağıdaki resimde SSCB'de yapılan popüler fotodirençlerin nasıl göründüğünü görebilirsiniz:
Ev yapımı uygulamada yaygın olan modern fotodirençler biraz farklı görünüyor:
Harf işaretleme genellikle bir elemanı belirtmek için kullanılır.
Fotodirenç özellikleri
Bu nedenle, fotodirençler, seçim yaparken dikkat ettiğiniz ana özelliklere sahiptir:
- Karanlık direnç. Adından da anlaşılacağı gibi, bu fotorezistörün karanlıkta, yani ışık akısı yokluğunda direncidir.
- İntegral ışığa duyarlılık - bir elementin tepkisini, içinden geçen akımdaki bir değişikliği ışık akısındaki bir değişikliğe açıklar. A / lm (veya mA, μA / lm) cinsinden sabit voltajda ölçülmüştür. S olarak belirlenmiştir. S = Iph / F, burada Iph fotoakımdır ve F ışık akısıdır.
Bu durumda, belirtilen fotoakımdır. Bu, karanlık akım ile aydınlatılan elemanın akımı arasındaki farktır, yani fotoiletkenlik etkisinden dolayı ortaya çıkan kısımdır (fotodirenç etkisi ile aynı).
Not: karanlık direnç, elbette, her belirli model için tipiktir, örneğin, FSK-G7 için 5 MΩ'dir ve integral hassasiyet 0,7 A / lm'dir.
Fotodirençlerin belirli bir atalete sahip olduğunu, yani direncinin ışık akısıyla ışınlandıktan hemen sonra değişmediğini, ancak hafif bir gecikmeyle olduğunu unutmayın. Bu parametreye kesme frekansı denir. Bu, elementin duyarlılığının 2 kat (1.41) azaldığı element boyunca ışık akısını modüle eden sinüzoidal sinyalin frekansıdır. Bileşenlerin hızı genellikle onlarca mikrosaniye (10 ^ (- 5) s) içindedir. Bu nedenle, hızlı yanıtın gerekli olduğu devrelerde fotodirenç kullanımı sınırlıdır ve çoğu zaman gereksizdir.
nerede kullanılır
Fotodirençlerin cihaz ve parametrelerini öğrendiğimizde, belirli örnekleri kullanmanın ne olduğu hakkında konuşalım. Fotodirençlerin kullanımı hızlarıyla sınırlı olsa da, bu uygulama alanını küçültmemiştir.
- Alacakaranlık röleleri. Bunlara fotoğraf röleleri de denir - bunlar geceleri ışığı otomatik olarak açan cihazlardır. Aşağıdaki şema, analog bileşenler ve bir elektromekanik röle kullanan böyle bir devrenin en basit versiyonunu göstermektedir. Dezavantajı ise histerezisin olmaması ve sınır değerlerinde olası tıkırtıların oluşmasıdır. Rölenin hafif dalgalanmalarla sallanacağı veya açılıp kapanacağı bir aydınlatma aydınlatma.
- Işık sensörleri. Fotodirençlerin yardımıyla zayıf ışık akısı tespit edilebilir. Aşağıda, ARDUINO UNO'ya dayanan böyle bir cihazın bir uygulaması bulunmaktadır.
- Alarmlar. Bu tür devreler ağırlıklı olarak ultraviyole radyasyona duyarlı elemanlar kullanır. Duyarlı eleman emitör tarafından aydınlatılır, aralarında bir engel olması durumunda alarm veya aktüatör tetiklenir. Örneğin, metroda bir turnike.
- Bir şeyin varlığı için sensörler. Örneğin, baskı endüstrisinde, şerit kopmalarını veya baskı makinesine beslenen yaprak sayısını kontrol etmek için fotodirençler kullanılabilir. Çalışma prensibi yukarıda tartışılana benzer. Aynı şekilde, konveyör bandından geçen ürünlerin miktarını veya boyutunu (bilinen bir hızda) sayabilirsiniz.
Fotorezistörün ne olduğundan, nerede kullanıldığı ve nasıl çalıştığından kısaca bahsettik. Elemanın pratik kullanımı çok geniştir, bu nedenle tüm özellikleri tek bir makale içinde anlatmak oldukça zordur. Herhangi bir sorunuz varsa - yorumlara yazın.
Son olarak, konuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:
Muhtemelen bilmiyorsunuz:
- Kendi elinizle bir fotoğraf rölesi nasıl yapılır
- Aydınlatma için bir hareket sensörü nasıl bağlanır
- Direnç nedir ve ne işe yarar