ما هي مقاومات الضوء ، وكيف تعمل وأين يتم استخدامها

المفاهيم والجهاز الأساسي

المقاوم الضوئي هو جهاز شبه موصل تختلف مقاومته (إذا كانت ملائمة - الموصلية) اعتمادًا على مقدار إضاءة سطحه الحساس. وجدت هيكليا في تصاميم مختلفة. العناصر الأكثر شيوعًا لهذا التصميم ، كما هو موضح في الشكل أدناه. في هذه الحالة ، للعمل في ظروف معينة ، يمكنك العثور على مقاومات ضوئية محاطة بغلاف معدني مع نافذة يدخل الضوء من خلالها إلى السطح الحساس. أدناه ترى رمز الرسم في الرسم التخطيطي.

مثير للإعجاب: يسمى التغيير في المقاومة تحت تأثير تدفق الضوء تأثير مقاوم للضوء.

مبدأ التشغيل هو كما يلي: بين القطبين الموصلين يوجد أشباه الموصلات (الموضحة باللون الأحمر في الشكل) ، عندما لا تكون أشباه الموصلات مضاءة - تكون مقاومتها عالية ، حتى عدة ميجوهم. عندما تكون هذه المنطقة مضاءة ، تزداد الموصلية بشكل حاد ، وتنخفض المقاومة وفقًا لذلك.

يمكن استخدام مواد مثل كبريتيد الكادميوم ، كبريتيد الرصاص ، سيلينيت الكادميوم وغيرها كمواد شبه موصلة. تعتمد الخاصية الطيفية على اختيار المواد في تصنيع المقاوم الضوئي. بكلمات بسيطة - مجموعة من الألوان (الأطوال الموجية) عندما تضيء والتي تتغير بها مقاومة العنصر بشكل صحيح. لذلك ، عند اختيار مقاوم ضوئي ، تحتاج إلى النظر في أي طيف يعمل. على سبيل المثال ، بالنسبة للعناصر الحساسة للأشعة فوق البنفسجية ، تحتاج إلى تحديد تلك الأنواع من البواعث التي تكون خصائصها الطيفية مناسبة للمقاومات الضوئية. يظهر الشكل الذي يصف الخصائص الطيفية لكل من المواد أدناه.

أحد الأسئلة الشائعة هو "هل هناك قطبية في المقاوم الضوئي؟" الجواب لا. لا تحتوي المقاومات الضوئية على تقاطع pn ، لذلك لا يهم في أي اتجاه يتدفق التيار. يمكنك التحقق من المقاوم الضوئي باستخدام مقياس متعدد في وضع قياس المقاومة عن طريق قياس مقاومة العنصر المضاء والمظلم.

يمكنك أن ترى اعتمادًا تقريبيًا للمقاومة على الإضاءة في الرسم البياني أدناه:

هنا ، يظهر كيف يتغير التيار عند جهد معين اعتمادًا على كمية الضوء ، حيث Ф = 0 هو الظلام ، و Ф3 هو الضوء الساطع.يوضح الرسم البياني التالي التغيير في التيار عند الجهد المستمر ، ولكن تغيير الإضاءة:

في الرسم البياني الثالث ، ترى اعتماد المقاومة على الإضاءة:

في الشكل أدناه ، يمكنك أن ترى كيف تبدو المقاومات الضوئية الشهيرة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية:

تبدو المقاومات الضوئية الحديثة ، التي يتم استخدامها على نطاق واسع في ممارسة فعلها بنفسك ، مختلفة قليلاً:

عادة ما يتم تمييز العنصر بالحروف.

خصائص المقاومة الضوئية

لذلك ، تتميز المقاومات الضوئية بالخصائص الرئيسية التي يتم الاهتمام بها عند اختيار:

• مقاومة الظلام. كما يوحي الاسم ، هذه هي مقاومة المقاوم الضوئي في الظلام ، أي في غياب تدفق الضوء.
• حساسية ضوئية متكاملة - يصف استجابة عنصر ما ، والتغير في التيار من خلاله إلى تغير في تدفق الضوء. يقاس بجهد ثابت في A / lm (أو mA ، µA / lm). يتم تعيينه على أنه S. S = Iph / F ، حيث Iph هو التيار الضوئي ، و F هو تدفق الضوء.

في هذه الحالة ، يشار إلى التيار الضوئي. هذا هو الفرق بين التيار المظلم والتيار للعنصر المضاء ، أي الجزء الذي نشأ بسبب تأثير الموصلية الضوئية (نفس تأثير المقاومة الضوئية).

ملحوظة: المقاومة المظلمة ، بالطبع ، مميزة لكل نموذج محدد ، على سبيل المثال ، لـ FSK-G7 - إنها 5 MΩ ، والحساسية المتكاملة هي 0.7 A / lm.

تذكر أن المقاومات الضوئية لديها قصور معين ، أي أن مقاومتها لا تتغير على الفور بعد التعرض لتدفق الضوء ، ولكن مع تأخير طفيف. تسمى هذه المعلمة تردد القطع. هذا هو تردد الإشارة الجيبية التي تعدل تدفق الضوء من خلال العنصر الذي تنخفض فيه حساسية العنصر بعامل 2 (1.41). عادة ما تكمن سرعة المكونات في عشرات المايكرو ثانية (10 ^ (- 5) s). وبالتالي ، فإن استخدام المقاوم الضوئي في الدوائر حيث تكون هناك حاجة إلى استجابة سريعة ، وغالبًا ما يكون غير مبرر.

أين يستخدم

عندما علمنا بالجهاز ومعلمات مقاومات الضوء ، دعنا نتحدث عن سبب الحاجة إليه مع أمثلة محددة. على الرغم من أن استخدام مقاومات الصور محدود بسرعتها ، إلا أن النطاق لم يصبح أقل.

1. مرحلات الشفق. وتسمى أيضًا فوتوريلاي - وهي أجهزة لتشغيل الضوء تلقائيًا في الظلام. يوضح الرسم البياني أدناه أبسط نسخة من هذه الدائرة ، على المكونات التناظرية والمرحل الكهروميكانيكية. عيبه هو عدم وجود التباطؤ واحتمال حدوث قعقعة في قيم الإضاءة عبر الحدود ، ونتيجة لذلك سيتم ترحيل التتابع أو تشغيله أو إيقافه مع تقلبات طفيفة في الإضاءة.
2. أجهزة استشعار الضوء. باستخدام المقاومات الضوئية ، يمكن الكشف عن تدفق مضيء ضعيف. أدناه هو تنفيذ مثل هذا الجهاز على أساس ARDUINO UNO.
3. إنذارات. تستخدم هذه الدوائر في المقام الأول عناصر حساسة للأشعة فوق البنفسجية. يضيء العنصر الحساس بواسطة الباعث ، في حالة وجود عائق بينهما ، يتم تشغيل إنذار أو مشغل. على سبيل المثال ، باب دوار في مترو الأنفاق.
4. مجسات وجود شيء. على سبيل المثال ، في صناعة الطباعة باستخدام مقاومات ضوئية ، يمكنك التحكم في كسر شريط الورق أو عدد الأوراق المغذية لآلة الطباعة. مبدأ التشغيل مشابه لذلك الذي نوقش أعلاه. بنفس الطريقة ، يمكن النظر في كمية المنتجات التي مرت على طول الحزام الناقل ، أو حجمها (بسرعة معروفة).

تحدثنا لفترة وجيزة عن ماهية المقاوم الضوئي ، ومكان استخدامه وكيفية عمله. الاستخدام العملي للعنصر واسع جدًا ، لذلك من الصعب وصف جميع الميزات في مقال واحد. إذا كان لديك أي أسئلة - اكتبها في التعليقات.

أخيرًا ، نوصي بمشاهدة فيديو مفيد حول هذا الموضوع:

بالتأكيد أنت لا تعرف:

• كيفية جعل تتابع الصورة تفعل ذلك بنفسك
• كيفية توصيل مستشعر الحركة للإضاءة
• ما هو المقاوم وما هو؟