Čo sú to fotorezistory, ako fungujú a kde sa používajú
Základné pojmy a zariadenia
Fotorezistor je polovodičové zariadenie, ktorého odpor (ak je to vhodné - vodivosť) sa líši v závislosti od intenzity osvetlenia jeho citlivého povrchu. Štrukturálne nájdené v rôznych prevedeniach. Najbežnejšie prvky tohto dizajnu, ako je znázornené na obrázku nižšie. V takomto prípade nájdete fotoodpory uzavreté v kovovom kufríku s oknom, cez ktoré svetlo vstupuje do citlivého povrchu. Nižšie vidíte jeho grafický symbol v diagrame.
zaujímavá: zmena odporu pod vplyvom svetelného toku sa nazýva fotorezistívny efekt.
Princíp činnosti je nasledujúci: medzi dvoma vodivými elektródami je polovodič (na obrázku zobrazený červenou farbou), keď nie je polovodič svietený - jeho odpor je vysoký, až niekoľko megohmov. Ak je táto oblasť osvetlená, jej vodivosť prudko stúpa a odpor klesá.
Ako polovodič sa môžu použiť také materiály, ako je sulfid kadmia, sulfid olova, seleničitan kadmia a ďalšie. Spektrálna charakteristika závisí od výberu materiálu pri výrobe fotorezistora. Jednoducho povedané - rozsah farieb (vlnových dĺžok), keď sú osvetlené, čím sa odpor prvku správne zmení. Preto pri výbere fotorezistora musíte zvážiť, v akom spektre to funguje. Napríklad pre prvky citlivé na UV musíte vybrať tie typy žiaričov, ktorých spektrálne charakteristiky sú vhodné pre fotorezistory. Obrázok, ktorý opisuje spektrálne charakteristiky každého z materiálov, je uvedený nižšie.
Jednou z často kladených otázok je „Je vo fotorezistore polarita?“ Odpoveď znie nie. Fotorezistory nemajú križovatku pn, takže nezáleží na tom, ktorým smerom prúdi prúd. Fotorezistor môžete skontrolovať multimetrom v režime merania odporu zmeraním odporu osvetleného a zatemneného prvku.
Približnú závislosť odporu na osvetlení vidíte v nasledujúcom grafe:
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 meniace sa osvetlenie:
V treťom grafe vidíte závislosť odporu na osvetlení:
Na obrázku nižšie vidíte, ako vyzerajú populárne fotorezistory vyrobené v ZSSR:
Moderné fotorezistory, ktoré sa bežne používajú v praxi domácich majstrov, vyzerajú trochu inak:
Prvok je zvyčajne označený nápisom.
Vlastnosti fotorezistora
Fotorezistory majú hlavné vlastnosti, ktorým sa pri výbere venuje pozornosť:
- Odolnosť proti tme. Ako už názov napovedá, jedná sa o odpor fotorezistora v tme, to znamená bez svetelného toku.
- Integrálna fotocitlivosť - opisuje reakciu prvku, zmenu prúdu cez neho na zmenu svetelného toku. Merané pri konštantnom napätí v A / lm (alebo mA, µA / lm). Je označený ako S. S = Iph / F, kde Iph je fotoprúd a F je svetelný tok.
V takom prípade je indikovaný fotoprúd. Toto je rozdiel medzi tmavým prúdom a prúdom osvetleného prvku, to znamená, časťou, ktorá vznikla v dôsledku fotovodivého efektu (rovnaký ako fotorezistívny efekt).
Poznámka: odolnosť proti tme je samozrejme charakteristická pre každý špecifický model, napríklad pre FSK-G7 - je to 5 MΩ a integrálna citlivosť je 0,7 A / lm.
Pamätajte, že fotorezistory majú určitú zotrvačnosť, to znamená, že sa jeho odpor nemení okamžite po vystavení svetelnému toku, ale s malým oneskorením. Tento parameter sa nazýva medzná frekvencia. Toto je frekvencia sínusového signálu modulujúceho svetelný tok cez prvok, pri ktorom sa citlivosť prvku znižuje o faktor 2 (1,41). Rýchlosť komponentov sa zvyčajne pohybuje v rozmedzí desiatok mikrosekúnd (10 ^ (- 5) s). Použitie fotorezistora v obvodoch, kde je potrebná rýchla reakcia, je teda obmedzené a často neopodstatnené.
Kde sa používa
Keď sme sa dozvedeli o zariadení a parametroch fotorezistorov, povedzme si, prečo je to potrebné, s konkrétnymi príkladmi. Aj keď je použitie fotografických odporov obmedzené ich rýchlosťou, rozsah sa nezmenšil.
- Relé súmraku. Nazývajú sa tiež fotorelay - sú to zariadenia na automatické zapínanie svetla v tme. Nižšie uvedená schéma ukazuje najjednoduchšiu verziu takého obvodu na analógových komponentoch a elektromechanickom relé. Jeho nevýhodou je absencia hysterézie a možný výskyt vrčania pri hodnotách cezhraničného osvetlenia, v dôsledku čoho bude relé rachotiť alebo zapnúť alebo vypnúť s miernymi výkyvmi osvetlenia.
- Svetelné senzory. Použitím fotorezistorov je možné zistiť slabý svetelný tok. Ďalej je uvedená implementácia takéhoto zariadenia založeného na ARDUINO UNO.
- Alarmy. Takéto obvody používajú predovšetkým prvky, ktoré sú citlivé na ultrafialové žiarenie. Citlivý prvok je osvetlený žiaričom, v prípade prekážky medzi nimi sa spustí poplach alebo ovládač. Napríklad turniket v metre.
- Senzory prítomnosti niečoho. Napríklad v polygrafickom priemysle, ktorý používa fotorezistory, môžete ovládať zlomenie papierovej pásky alebo počet listov privádzaných do tlačového zariadenia. Princíp činnosti je podobný princípu, ktorý bol uvedený vyššie. Rovnakým spôsobom je možné zohľadniť množstvo výrobkov, ktoré prešli pozdĺž dopravného pásu, alebo jeho veľkosť (známou rýchlosťou).
Stručne sme hovorili o tom, čo je fotorezistor, kde sa používa a ako to funguje. Praktické použitie prvku je veľmi široké, a preto je pomerne ťažké opísať všetky znaky jedného článku. Ak máte nejaké otázky - napíšte ich do komentárov.
Nakoniec vám odporúčame pozrieť si užitočné video na túto tému:
Určite nevieš:
Načítava...
