Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
V priemysle a spotrebnej elektronike sa fotorezistory používajú na meranie osvetlenia, počítajú počet vecí, identifikujú prekážky a iné veci. Jeho hlavným účelom je previesť množstvo svetla dopadajúceho na citlivú oblasť na užitočný elektrický signál. Signál potom môže byť spracovaný analógovým, digitálnym logickým obvodom alebo obvodom na báze mikrokontroléra. V tomto článku popíšeme, ako fotorezistor funguje a ako sa jeho vlastnosti menia vplyvom svetla.Základné pojmy a zariadenie
Fotorezistor je polovodičové zariadenie, ktorého odpor (ak je to vhodné - vodivosť) sa mení v závislosti od toho, do akej miery je jeho citlivý povrch osvetlený. Štrukturálne nájdené v rôznych verziách. Najbežnejšie prvky tohto dizajnu, ako je znázornené na obrázku nižšie. Súčasne, na prácu za špecifických podmienok, možno nájsť fotorezistory uzavreté v kovovom puzdre s oknom, cez ktoré svetlo vstupuje do citlivého povrchu. Nižšie vidíte jeho symbolický zápis v diagrame.
Je zaujímavé, že zmena odporu spôsobená svetelným tokom sa nazýva fotorezistívny účinok.
Princíp činnosti je nasledovný: medzi dvoma vodivými elektródami je polovodič (znázornený na obrázku červenou farbou), keď polovodič nie je osvetlený - jeho odpor je vysoký až po jednotky MOhm. Keď je táto oblasť osvetlená, jej vodivosť prudko stúpa a odpor sa primerane znižuje.
Ako polovodič sa môžu použiť také materiály ako: sulfid kadmia, sulfid olovnatý, seleničitan kadmia a ďalšie. Voľba materiálu pri výrobe fotorezistora závisí od jeho spektrálnej charakteristiky. Jednoducho povedané - rozsah farieb (vlnové dĺžky) pri osvetlení, ktorým sa odpor prvku mení správne. Preto pri výbere fotorezistora musíte vziať do úvahy, v akom spektre pracuje. Napríklad pri UV-citlivých prvkoch musíte vybrať tie typy žiaričov, ktorých spektrálne charakteristiky zapadajú do fotorezistorov. Obrázok, ktorý opisuje spektrálne charakteristiky každého z materiálov, je uvedený nižšie.
Jednou z často kladených otázok je „Má fotorezistor polaritu?“ Odpoveď znie nie. Fotorezistory nemajú pn križovatku, takže nezáleží na tom, ktorým smerom prúdi. Fotorezistor môžete skontrolovať pomocou multimetra v režime merania odporu, meraním odporu osvetleného a zatemneného prvku.
Približnú závislosť odporu na osvetlení môžete vidieť na nižšie uvedenej tabuľke:
Tu je znázornené, ako sa prúd mení pri určitom napätí v závislosti od množstva svetla, kde Ф = 0 je tma a Ф3 je jasné svetlo. Nasledujúci graf ukazuje zmenu prúdu pri konštantnom napätí, ale s premenlivým osvetlením:
Na treťom grafe vidíte závislosť odporu na svetle:
Na obrázku nižšie vidíte, ako vyzerajú populárne fotorezistory vyrobené v ZSSR takto:
Moderné fotorezistory, ktoré sú široko používané v praxi domácich umelcov, vyzerajú trochu inak:
Na identifikáciu prvku sa zvyčajne používa abecedné označenie.
Charakteristiky fotorezistorov
Takže fotorezistory majú hlavné charakteristiky, ktorým je pri výbere venovaná pozornosť:
- Tmavá odolnosť. Ako už názov napovedá, toto je odpor fotorezistu v tme, to znamená, že v neprítomnosti svetelného toku.
- Integrovaná fotosenzitivita - opisuje reakciu prvku, zmenu prúdu cez neho na zmenu svetelného toku. Merané pri konštantnom napätí v A / lm (alebo mA, μA / lm). Označuje sa ako S. S = If / Ф, kde If je fotoprúd, a Ф je svetelný tok.
V tomto prípade označuje presne fotoprúd. Toto je rozdiel medzi tmavým prúdom a prúdom osvetleného prvku, to znamená, že časť, ktorá vznikla v dôsledku účinku fotovodivosti (rovnako ako fotorezistívny účinok).
Poznámka: Odolnosť voči tmavosti je samozrejme charakteristická pre každý špecifický model, napríklad pre FGC-G7 je to 5 MΩ a integrálna citlivosť je 0, 7 A / lm.
Pamätajte, že fotorezistory majú určitú zotrvačnosť, to znamená, že sa jej odolnosť okamžite nemení po ožiarení svetelným tokom, ale s miernym oneskorením. Tento parameter sa nazýva medzná frekvencia. Toto je frekvencia sínusového signálu, ktorý moduluje svetelný tok prvkom, pri ktorom sa citlivosť prvku znižuje na koreň 2-násobku (1, 41). Rýchlosť zložiek zvyčajne leží v desiatkach mikrosekúnd (10 (- 5) s). Použitie fotorezistu v obvodoch, kde je potrebná rýchla odozva, je teda obmedzené a často zbytočne.
Kde sa používa
Keď sme sa dozvedeli o zariadení a parametroch fotorezistorov, poďme sa porozprávať o tom, čo to je pre použitie konkrétnych príkladov. Hoci použitie fotorezistencie je obmedzené ich rýchlosťou, nerobí oblasť aplikácie menšou.
- Twilight relé. Nazývajú sa aj fotorelaže - sú to zariadenia na automatické zapínanie svetla v tme. Nižšie uvedený diagram znázorňuje najjednoduchšiu verziu takéhoto obvodu na analógových komponentoch a elektromechanickom relé. Nevýhodou je absencia hysterézie a možný výskyt chrastenia na hraničných hodnotách osvetlenia, takže relé bude rachotať alebo zapínať a vypínať s miernymi výkyvmi osvetlenia.
- Svetelné senzory. Pomocou fotorezistorov môžete zistiť slabý svetelný tok. Nižšie je implementácia takéhoto zariadenia na báze ARDUINO UNO.
- Alarm. V takýchto systémoch sa používajú hlavne prvky, ktoré sú citlivé na ultrafialové žiarenie. Snímací prvok je osvetlený vysielačom, v prípade prekážky medzi nimi je spustený alarm alebo aktivátor. Napríklad turniket v metre.
- Senzory majú niečo. Napríklad v polygrafickom priemysle, ktorý používa fotorezistory, môžete kontrolovať rozbitie papierovej pásky alebo počet listov vložených do tlačového stroja. Princíp fungovania je podobný princípu diskutovanému vyššie. Rovnako je možné uvažovať o množstve výrobkov, ktoré prechádzajú dopravným pásom alebo o jeho veľkosti (pri známej rýchlosti pohybu).
Stručne sme hovorili o tom, čo je fotorezistor, kde sa používa a ako funguje. Praktické použitie prvku je veľmi široké, preto je dosť ťažké opísať všetky znaky v rámci jedného článku. Ak máte akékoľvek otázky - napíšte ich do komentárov.
Nakoniec odporúčame sledovať užitočné video na túto tému:
Určite neviete:
- Ako urobiť foto relé vlastnými rukami
- Ako pripojiť snímač pohybu pre osvetlenie
- Čo je to odpor a čo to je?