Ce sunt fotorezistorii, cum funcționează și unde sunt folosite
Concepte de bază și dispozitiv
Un fotorezistor este un dispozitiv semiconductor a cărui rezistență (dacă este convenabil - conductivitate) variază în funcție de cât de iluminată este suprafața sa sensibilă. Găsit structural în diverse modele. Cele mai comune elemente ale acestui proiect, așa cum se arată în figura de mai jos. În acest caz, pentru a lucra în condiții specifice, puteți găsi fotorezistoare închise într-o cutie metalică cu o fereastră prin care lumina intră pe suprafața sensibilă. Mai jos vedeți simbolul său grafic în diagramă.
Interesant: o schimbare a rezistenței sub influența fluxului de lumină se numește efect fotorezistiv.
Principiul funcționării este următorul: între cei doi electrozi conductori există un semiconductor (prezentat în roșu în figură), când semiconductorul nu este aprins - rezistența sa este ridicată, până la mai multe megohme. Când această zonă este iluminată, conductivitatea acesteia crește brusc, iar rezistența scade în consecință.
Materiale precum sulfura de cadmiu, sulfura de plumb, selenitul de cadmiu și altele pot fi utilizate ca semiconductor. Caracteristica spectrală depinde de alegerea materialului la fabricarea fotorezistorului. În cuvinte simple - o serie de culori (lungimi de undă) atunci când sunt iluminate prin care rezistența unui element se va schimba corect. Prin urmare, alegând un fotorezistor, trebuie să luați în considerare în ce spectru funcționează. De exemplu, pentru elementele sensibile la radiații UV, trebuie să selectați acele tipuri de emițătoare ale căror caracteristici spectrale sunt potrivite pentru fotorezistoare. O figură care descrie caracteristicile spectrale ale fiecărui material este prezentată mai jos.
O întrebare frecventă este „Există polaritate în fotorezistor?” Raspunsul este nu. Fotorezistorii nu au o joncțiune pn, deci nu contează în ce direcție curge curentul. Puteți verifica fotorezistorul cu un multimetru în modul de măsurare a rezistenței prin măsurarea rezistenței elementului luminat și întunecat.
Puteți vedea o dependență aproximativă a rezistenței de iluminare în graficul de mai jos:
Aici, este arătat cum se schimbă curentul la o anumită tensiune în funcție de cantitatea de lumină, unde Ф = 0 este întuneric, iar Ф3 este lumină strălucitoare.Următorul grafic arată schimbarea curentului la tensiune constantă, dar modificarea iluminării:
În al treilea grafic, vedeți dependența rezistenței de iluminare:
În figura de mai jos, puteți vedea cum arată fotorezistorii populari din URSS:
Fotorezistoarele moderne, care sunt utilizate pe scară largă în practica de a face-it-yourself, arată un pic diferit:
Un element este de obicei marcat cu litere.
Caracteristicile fotorezistorului
Deci, fotorezistorii au principalele caracteristici care sunt atenți atunci când alegem:
- Rezistență la întuneric. După cum sugerează și numele, aceasta este rezistența fotorezistorului în întuneric, adică în absența fluxului de lumină.
- Photosensibilitate integrală - descrie răspunsul unui element, schimbarea curentului prin el la o schimbare a fluxului luminos. Măsurat la o tensiune constantă în A / lm (sau mA, µA / lm). Este desemnat ca S. S = Iph / F, unde Iph este fotocurentul, iar F este fluxul de lumină.
În acest caz, este indicat fotocurentul. Aceasta este diferența dintre curentul întunecat și curentul elementului iluminat, adică partea care a apărut datorită efectului de fotoconductivitate (la fel ca efectul fotorezistiv).
Notă: Rezistența la întuneric este, desigur, caracteristică pentru fiecare model specific, de exemplu, pentru FSK-G7 - este de 5 MΩ, iar sensibilitatea integrală este de 0,7 A / lm.
Nu uitați că fotorezistorii au o anumită inerție, adică rezistența sa nu se schimbă imediat după expunerea la fluxul de lumină, ci cu o ușoară întârziere. Acest parametru se numește frecvență de întrerupere. Aceasta este frecvența semnalului sinusoidal care modulează fluxul de lumină prin elementul la care sensibilitatea elementului scade cu un factor de 2 (1,41). Viteza componentelor se situează de obicei în zeci de microsecunde (10 ^ (- 5) s). Astfel, utilizarea unui fotorezistor în circuitele în care este nevoie de un răspuns rapid este limitată și deseori nejustificată.
Unde este folosit
Când am aflat despre dispozitiv și parametrii fotorezistenților, să vorbim despre motivul pentru care este nevoie cu exemple specifice. Deși utilizarea rezistențelor foto este limitată de viteza lor, domeniul de aplicare nu a devenit mai mic.
- Relee de amurg. De asemenea, se numesc fotografii - acestea sunt dispozitive pentru aprinderea automată a luminii în întuneric. Diagrama de mai jos arată cea mai simplă versiune a unui astfel de circuit, pe componente analogice și un releu electromecanic. Dezavantajul său este absența histerezei și posibila apariție a zgomotului la valorile de iluminare transfrontalieră, în urma cărora releul va zbura sau se va opri sau se va opri cu fluctuații ușoare ale iluminării.
- Senzori de lumină. Folosind fotorezistoare, se poate detecta un flux luminos slab. Mai jos este o implementare a unui astfel de dispozitiv bazat pe ARDUINO UNO.
- Alarme. Astfel de circuite folosesc în principal elemente sensibile la radiațiile ultraviolete. Elementul sensibil este iluminat de emițător, în cazul unui obstacol între ei, se declanșează o alarmă sau un actuator. De exemplu, un turnicul în metrou.
- Senzori ai prezenței a ceva. De exemplu, în industria de tipografie folosind fotorezistoare, puteți controla ruperea benzii de hârtie sau numărul de foi alimentate cu mașina de imprimat. Principiul funcționării este similar cu cel discutat mai sus. În același mod, poate fi luată în considerare cantitatea de produse care au trecut de-a lungul benzii transportoare sau dimensiunea acesteia (la o viteză cunoscută).
Am vorbit pe scurt despre ce este un fotorezistor, unde este folosit și cum funcționează. Utilizarea practică a elementului este foarte largă, de aceea este destul de dificil să descrie toate caracteristicile dintr-un articol. Dacă aveți întrebări - scrieți-le în comentarii.
În sfârșit, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe această temă:
Cu siguranță nu știți:
Se încarcă...
