Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
U industriji i potrošačkoj elektronici fotorezistori se koriste za mjerenje osvjetljenja, brojanje nečega, identifikaciju prepreka i drugih stvari. Njegova glavna svrha je pretvoriti količinu svjetlosti koja pada na osjetljivo područje u korisni električni signal. Signal se zatim može obraditi pomoću analognog, digitalnog logičkog kruga ili sklopa temeljenog na mikrokontroleru. U ovom članku ćemo opisati kako djeluje fotorezistor i kako se njegova svojstva mijenjaju pod utjecajem svjetlosti.Osnovni pojmovi i uređaj
Fotorezistor je poluvodički uređaj čiji otpor (ako je prikladan - vodljivost) varira ovisno o snazi osvjetljenja njegove osjetljive površine. Strukturno pronađena u različitim verzijama. Najčešći elementi ovog dizajna, kao što je prikazano na slici ispod. U isto vrijeme, za rad pod određenim uvjetima, mogu se naći fotorezistori zatvoreni u metalnom kućištu s prozorom kroz koji svjetlost ulazi u osjetljivu površinu. Ispod ćete vidjeti njegov simbolički zapis u dijagramu.
Zanimljivo je da se promjena otpora zbog svjetlosnog toka naziva fotorezistentni učinak.
Princip rada je sljedeći: između dvije vodljive elektrode nalazi se poluvodič (prikazan crvenom bojom na slici) kada poluvodič nije osvijetljen - njegova otpornost je visoka, sve do jedinica MOhm. Kada je ovo područje osvijetljeno, njegova vodljivost se naglo povećava, a otpor se sukladno tome smanjuje.
Kao poluvodič se mogu koristiti materijali kao što su: kadmijev sulfid, olovni sulfid, kadmij selenit i drugi. Izbor materijala u proizvodnji fotorezistora ovisi o njegovoj spektralnoj karakteristici. Jednostavnim riječima - raspon boja (valne duljine) kada se osvijetli, čime se otpornost elementa ispravno mijenja. Stoga, odabirom fotorezistora, morate uzeti u obzir u kojem spektru radi. Na primjer, pod UV-osjetljivim elementima treba odabrati one vrste emitera, čije spektralne karakteristike odgovaraju fotorezistorima. Slika koja opisuje spektralne karakteristike svakog od materijala prikazana je u nastavku.
Jedno od često postavljanih pitanja je "Ima li fotorezistor polaritet?" Odgovor je ne. Fotorezistori nemaju pn spoj, tako da nije bitno u kojem smjeru teče struja. Fotorezistor možete provjeriti pomoću multimetra u modu mjerenja otpora, mjerenjem otpora osvijetljenog i zamračenog elementa.
Možete vidjeti približnu ovisnost otpora na osvjetljenje na donjoj tablici:
Ovdje je prikazano kako se struja mijenja pri određenom naponu ovisno o količini svjetlosti, gdje je F = 0 tama, a F3 je jaka svjetlost. Sljedeći grafikon prikazuje promjenu struje pri konstantnom naponu, ali s promjenjivim osvjetljenjem:
Na trećem grafikonu vidite ovisnost otpora na svjetlu:
Na slici ispod možete vidjeti kako izgledaju popularni fotorezistori u SSSR-u:
Suvremeni fotorezistori, koji se široko koriste u praksi domaćih umjetnika, izgledaju malo drugačije:
Za identifikaciju elementa obično se koristi abecedno označavanje.
Značajke fotorezistora
Dakle, fotorezistori imaju glavne karakteristike na koje se obraća pažnja pri odabiru:
- Tamni otpor. Kao što ime implicira, to je otpor fotorezistora u mraku, to jest, u odsutnosti svjetlosnog toka.
- Integrirana fotosenzitivnost - opisuje reakciju elementa, promjenu struje kroz njega na promjenu svjetlosnog toka. Mjeri se pri konstantnom naponu u A / lm (ili mA, μA / lm). Označava se kao S. S = If / F, gdje je If fotonapon, a F svjetlosni tok.
U ovom slučaju, to pokazuje točno struju. To je razlika između tamne struje i struje osvijetljenog elementa, odnosno dijela koji je nastao zbog efekta fotokonduktivnosti (isti kao i fotorezistentni učinak).
Napomena: otpornost na tamu je, naravno, karakteristična za svaki pojedini model, na primjer, za FGC-G7 je 5 MΩ, a integralna osjetljivost je 0, 7 A / lm.
Upamtite da fotorezistori imaju određenu inerciju, tj. Njena se otpornost ne mijenja odmah nakon ozračivanja svjetlosnim fluksom, već s malim zakašnjenjem. Ovaj se parametar naziva granična frekvencija. To je frekvencija sinusoidnog signala koji modulira svjetlosni tok kroz element, pri čemu se osjetljivost elementa smanjuje do korijena od 2 puta (1, 41). Brzina komponenti obično leži unutar desetaka mikrosekundi (10 (- 5) s). Stoga je upotreba fotorezistora u krugovima gdje je potreban brz odziv ograničen, a često i nepotrebno.
Gdje se koristi
Kada smo saznali o uređaju i parametrima fotorezistora, govorimo o tome što je to za specifične primjere. Iako je upotreba fotorezistencije ograničena njihovom brzinom, to ne čini područje primjene manjim.
- Releji za sumrak. Oni se također nazivaju fotorelejima - to su uređaji za automatsko uključivanje svjetla u mraku. Donji dijagram pokazuje najjednostavniju verziju takvog kruga, na analognim komponentama i elektromehaničkom releju. Njegov nedostatak je odsustvo histereze i moguća pojava zveckanja na vrijednostima graničnog osvjetljenja, što rezultira time da će relej zveckati ili uključivati i isključivati s malim fluktuacijama u osvjetljenju.
- Svjetlosni senzori. Pomoću fotorezistora možete otkriti slab svjetlosni tok. U nastavku slijedi implementacija takvog uređaja na temelju ARDUINO UNO.
- Alarm. U takvim shemama koriste se uglavnom elementi koji su osjetljivi na ultraljubičasto zračenje. Osjetni element je osvijetljen odašiljačem, u slučaju prepreke između njih - aktivira se alarm ili aktuator. Na primjer, okretište u podzemnoj željeznici.
- Senzori imaju nešto. Na primjer, u tiskarskoj industriji pomoću fotorezistora možete kontrolirati lom papirne trake ili broj listova koji se uvlače u tiskarski stroj. Načelo djelovanja slično je onome o kojem je bilo riječi gore. Na isti način, moguće je uzeti u obzir količinu proizvoda koja je prošla transportnom trakom ili njezinu veličinu (pri poznatoj brzini kretanja).
Ukratko smo razgovarali o tome što je fotosenzor, gdje se koristi i kako radi. Praktična upotreba elementa je vrlo široka, stoga je vrlo teško opisati sve značajke unutar jednog članka. Ako imate bilo kakvih pitanja - napišite ih u komentarima.
Konačno, preporučujemo da pogledate korisni videozapis na temu:
Sigurno ne znaš:
- Kako napraviti foto relej vlastitim rukama
- Kako spojiti senzor pokreta za osvjetljenje
- Što je otpornik i za što je?