O que são fotorresistores, como eles funcionam e onde são usados
Conceitos básicos e dispositivo
Um fotorresistor é um dispositivo semicondutor cuja resistência (se conveniente - condutividade) varia dependendo da intensidade com que sua superfície sensível é iluminada. Encontrado estruturalmente em vários projetos. Os elementos mais comuns desse design, conforme mostrado na figura abaixo. Ao mesmo tempo, para trabalhar em condições específicas, é possível encontrar fotorresistores fechados em uma caixa de metal com uma janela através da qual a luz entra na superfície sensível. Abaixo você vê seu símbolo gráfico no diagrama.
Interessante: uma mudança na resistência sob a influência do fluxo de luz é chamada efeito fotorresistivo.
O princípio de operação é o seguinte: entre os dois eletrodos condutores, há um semicondutor (mostrado em vermelho na figura), quando o semicondutor não está aceso - sua resistência é alta, até vários megaegohms. Quando essa área é iluminada, sua condutividade aumenta acentuadamente e a resistência diminui de acordo.
Materiais como sulfeto de cádmio, sulfeto de chumbo, selenito de cádmio e outros podem ser usados como semicondutores. A característica espectral depende da escolha do material na fabricação do fotorresistor. Em palavras simples - uma gama de cores (comprimentos de onda) quando iluminadas, pela qual a resistência de um elemento muda corretamente. Portanto, ao escolher um fotorresistor, é necessário considerar em que espectro ele funciona. Por exemplo, para elementos sensíveis a UV, você precisa selecionar os tipos de emissores cujas características espectrais são adequadas para fotorresistores. Uma figura que descreve as características espectrais de cada um dos materiais é mostrada abaixo.
Uma pergunta freqüente é "Existe uma polaridade no fotorresistor?" A resposta é não. Os fotorresistores não possuem uma junção pn, portanto, não importa em qual direção a corrente flui. Você pode verificar o fotorresistor com um multímetro no modo de medição de resistência, medindo a resistência do elemento iluminado e escuro.
Você pode ver uma dependência aproximada da resistência à iluminação no gráfico abaixo:
Aqui, é mostrado como a corrente muda a uma certa tensão, dependendo da quantidade de luz, onde Ф = 0 é a escuridão e Ф3 é a luz brilhante.O gráfico a seguir mostra a mudança de corrente em tensão constante, mas a iluminação alterada:
No terceiro gráfico, você vê a dependência da resistência na iluminação:
Na figura abaixo, você pode ver como são os fotorresistores populares fabricados na URSS:
Os fotorresistores modernos, amplamente utilizados na prática de fabricação caseira, parecem um pouco diferentes:
Um elemento geralmente é marcado com letras.
Características do fotoresistor
Portanto, os fotorresistores têm as principais características que devem ser observadas ao escolher:
- Resistência às trevas. Como o nome indica, essa é a resistência do fotorresistor no escuro, ou seja, na ausência de fluxo de luz.
- Fotossensibilidade integral - descreve a resposta de um elemento, a mudança de corrente através dele a uma mudança no fluxo de luz. Medido a uma tensão constante em A / lm (ou mA, µA / lm). É designado como S. S = Iph / F, onde Iph é a fotocorrente e F é o fluxo de luz.
Nesse caso, a fotocorrente é indicada. Essa é a diferença entre a corrente escura e a corrente do elemento iluminado, ou seja, a parte que surgiu devido ao efeito da fotocondutividade (igual ao efeito fotorresistivo).
Nota: a resistência ao escuro é, obviamente, característica de cada modelo específico, por exemplo, para FSK-G7 - é de 5 MΩ e a sensibilidade integral é de 0,7 A / lm.
Lembre-se de que os fotorresistores têm uma certa inércia, ou seja, sua resistência não muda imediatamente após a exposição ao fluxo de luz, mas com um ligeiro atraso. Este parâmetro é chamado de frequência de corte. Essa é a frequência do sinal sinusoidal que modula o fluxo de luz através do elemento no qual a sensibilidade do elemento diminui em um fator de 2 (1,41). A velocidade dos componentes geralmente fica em dezenas de microssegundos (10 ^ (- 5) s). Assim, o uso de um fotorresistor em circuitos em que é necessária uma resposta rápida é limitado e muitas vezes injustificado.
Onde é usado
Quando aprendemos sobre o dispositivo e os parâmetros dos fotorresistores, vamos falar sobre por que é necessário com exemplos específicos. Embora o uso de resistências fotográficas seja limitado por sua velocidade, o escopo não se tornou menor.
- Relés crepusculares. Eles também são chamados de fotorrelay - esses são dispositivos para ligar automaticamente a luz no escuro. O diagrama abaixo mostra a versão mais simples desse circuito, em componentes analógicos e em um relé eletromecânico. Sua desvantagem é a ausência de histerese e a possível ocorrência de chocalho nos valores de iluminação além-fronteiras, como resultado do qual o relé chacoalha ou liga ou desliga com pequenas flutuações na iluminação.
- Sensores de luz. Usando fotorresistores, um fluxo luminoso fraco pode ser detectado. Abaixo está uma implementação desse dispositivo com base no ARDUINO UNO.
- Alarmes. Tais circuitos usam principalmente elementos sensíveis à radiação ultravioleta. O elemento sensível é iluminado pelo emissor; no caso de um obstáculo entre eles, um alarme ou atuador é acionado. Por exemplo, uma catraca no metrô.
- Sensores da presença de alguma coisa. Por exemplo, na indústria de impressão usando fotorresistores, é possível controlar a quebra da fita de papel ou o número de folhas alimentadas na máquina de impressão. O princípio de operação é semelhante ao discutido acima. Da mesma forma, a quantidade de produtos que passaram pela correia transportadora ou seu tamanho (a uma velocidade conhecida) pode ser considerado.
Conversamos brevemente sobre o que é um fotorresistor, onde é usado e como funciona. O uso prático do elemento é muito amplo, portanto, é bastante difícil descrever todos os recursos em um artigo. Se você tiver alguma dúvida, escreva-a nos comentários.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tema:
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