Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы

Содержание

Использование фоторезисторов

Метод считывания аналогового напряжения

Самый простой вариант использования: подключить одну ногу к источнику питания, вторую — к земле через понижающий резистор. После этого точка между резистором с постоянным номиналом и переменным резистором — фоторезистором — подключается к аналоговому входу микроконтроллера. На рисунке ниже показана схема подключения к Arduino.

В этом примере подключается источник питания 5 В, но не забывайте, что вы с таким же успехом можете использовать питание 3.3 В. В этом случае аналоговые значения напряжения будут в диапазоне от 0 до 5 В, то есть приблизительно равны напряжению питания.

Это работает следующим образом: при понижении сопротивления фоторезистора суммарное сопротивление фоторезистора и понижающего резистора уменьшается от 600 кОм до 10 кОм. Это значит, что ток, проходящий через оба резистора, увеличивается, что приводит к повышению напряжения на резистора с постоянным сопротивлением 10 кОм. Вот и все!

В этой таблице приведены приблизительные значения аналогового напряжения на основании уровня освещенности/сопротивления при подключении напряжения питания 5 В и 10 кОм понижающего резистора.

Если вы хотите использовать сенсор на ярко освещенной территории и использовать резистор 10 кОм, он быстро ‘сдуется’. То есть он практически моментально достигнет допустимого уровня напряжения 5 В и не сможет различать более интенсивное освещение. В этом случае вам стоит заменить резистор на 10 кОм на резистор 1кОм. При такой схеме резистор не сможет определять уровень темноты, но лучше определи оттенки высокого уровня освещенности. В общем, вам стоит с этим поиграться в зависимости от ваших условий!

Кроме того, вы также сможете использовать формулу «Axel Benz» для базовых измерений минимального и максимального значения сопротивления с помощью мультиметра и дальнейшего нахождения значения сопротивления резистора с помощью: Понижающий резистор = квадратный корень(Rmin * Rmax), что в результате даст вам гораздо лучший результат в виде:

В таблице выше приведены приблизительные значения аналогового напряжения при использовании сенсора с питанием от 5 В и понижающим резистором 1 кОм.

Не забывайте, что наш метод не дает нам линейную зависимость напряжения от освещенности! Кроме того, каждый датчик отличается по своим характеристикам. С увеличением уровня освещенности аналоговое напряжение будет расти, а сопротивление падать:

Vo = Vcc ( R / (R + Photocell) )

То есть напряжение обратно пропорционально сопротивлению фоторезистора, которое, в свою очередь, обратно пропорционально уровню освещения.

Маркировки и основные параметры

Фототранзисторы, которые управляются внешними факторами, имеют обозначение аналогичное обычным транзисторам. На рисунке ниже Вы можете видеть, как такой датчик схематически показывается на чертеже.

Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы
Фото — обозначение транзисторов

При этом VT1, VT2 – это фототранзисторы и база, а VT3 – без базы (например, из мышки)

Обратите внимание, цоколевка показана также, как у обычных транзисторов

Вместе с прочими приборами полупроводникового типа (n-p-n), использующимися для трансформации излучения, эти устройства являются оптронами. Соответственно, их можно изобразить как светодиод в корпусе либо как оптроны (с двумя стрелками, находящимися под углом 90 градусов к базе коллектора). Усилитель на большинстве таких схем обозначается так же, как и база коллектора.

Основные характеристики фототранзисторов LTR 4206E, ФТ 1К и ИК-SFH 305-2/3:

Название Ток коллектора, mA Ток фотоэлемента, mA Напряжение, V Область использования Длина волны, nm
LTR 4206E 100 4,8 30 Радиоэлектронные схемы. 940
ФТ 1К 100 0,4 30 Логические системы управления, сигнализация и т. д. 940
ИК-SFH 305-2/3 (Osram) 50 0.25 – 0.8 32 Охранные системы, роботы, датчики препятствия Arduino (Ардуино) на фототранзисторе. 850

При этом светосинхронизатор ФТ 1 выполнен из кремния, что дает ему явное преимущество – долговечность и устойчивость к перепадам напряжения. ВАХ представляют собой формулу:

Фото — формула ВАХ

Расчет производится так же, как и у биполярных транзисторов.

В зависимости от потребностей, Вы можете купить фототранзистор SMD PT12-21, КТФ-102А или LTR 4206E (перед тем, как взять деталь, нужно проверить её работоспособность). Цена от 3 рублей до нескольких сотен.

Видео: как проверить работу фототранзистора

Как устанавливать фотореле

Нужно использовать специальные отверстия для того, чтобы закончить монтаж. Требуется только соблюдать несколько важных правил.

  1. Надо обязательно проверить, с каким напряжением работает питающая сеть, перед установкой магнитного пускателя и других элементов. Необходимо иметь показатель примерно в 220 В. Минимальное отклонение – 10 процентов в большую или меньшую сторону. Надо убедиться и в том, что всем правилам соответствует защита. Это относится к предохранителю, автоматическому выключателю.
  2. Установка запрещается, если рядом действуют химически активные вещества. Нельзя ставить с горючими, легко воспламеняющимися материалами.
  3. Схема подключения предполагает, что основание устройства должно находиться только внизу, не вверху.
  4. Свет от включаемого светильника никогда не должен попадать на фотодатчик.

Коды ошибок стиральных машин Самсунг

Определить повреждение гораздо проще, если на панели управления расположен дисплей. В случае возникновения неисправностей на нём отображаются символы, каждый из которых соответствует определённой поломке.

Основные коды ошибок Соответствующая неисправность
Вода не заливается или заливается слишком медленно (процесс заполнения занимает более 20 мин)
4С2 Следует удостовериться, что заливной шланг подключён к трубе с холодной водой
A0,B0,C0,D0,E0 Включена диагностика стиральной машины (тестовый режим, который используется на заводе)
5С,5Е, Е2 Вода не сливается
dC Дверца открыта
OC Избыток воды, следует поставить машину на отжим и перезапустить её
LC,LC1 Проблемы с заливным шлангом
Ub Не работает отжим
UC Нет питания в сети, низкое напряжение, следует проверить подключение
Не работает двигатель
НС Превышена температура нагрева, возможно, неисправен терморегулятор
Некорректно работает датчик уровня воды
DDC,ddC Появляется, если дверца Add Door (для загрузки забытого белья) открывается без нажатия на кнопку «Пуск» или «Пауза»
DC3 Блокировка дополнительной дверцы Add Door работает некорректно
Sd Слишком много пены
DC1 Блокировка основной дверцы сработала некорректно
ВС Агрегат не может запустить двигатель
PoF В процессе стирки возник перебой с электричеством
Hot В процессе сушки температура внутри барабана превысила 700С
LE,LC,E9 Самопроизвольный слив воды из-за низко лежащего шланга или возникшей утечки

Следует учесть, что перечисленные коды неисправностей периодически видоизменяются и пополняются новыми. Поэтому перед началом ремонтных работ следует свериться со списком ошибок, указанным в инструкции.

Виды

Несмотря на разнообразие фотодатчиков их можно разделить всего на два вида:

  1. Фоторезисторы с внутренним фотоэффектом;
  2. Датчики с внешним фотоэффектом.

Они отличаются лишь по технологии производства, а точнее, по составу фоторезистивного слоя. Первые – это фоторезисторы, в которых полупроводник изготавливается из чистых химических элементов, без примесей. Они малочувствительны к видимому свету, однако хорошо реагируют на тепловые лучи (инфракрасный свет).

Фоторезисторы с внешним эффектом содержат примеси, которыми легируют основной состав полупроводникового вещества. Спектр чувствительности у этих датчиков гораздо шире и перемещается в зону видимого спектра и даже в зону УФ излучения.

Популярные статьи  Как устроена и зачем нужна термопара для газовой плиты?

По принципу действия эти два вида фоторезисторов не отличаются. Их внутреннее сопротивление нелинейно уменьшается с ростом интенсивности светового потока в зоне чувствительности.

Инертность фоторезистора

Еще одно интересное свойство фоторезистора заключается в том, что существует инертность (время задержки) между изменениями в освещении и изменением сопротивления.

Для того чтобы сопротивление упало до минимума при полном освещении необходимо около 10 мс времени, и около 1 секунды для того, чтобы сопротивление фоторезистора возросло до максимума после его затемнения.

По этой причине LDR не может использоваться в устройствах, где необходимо учитывать резкие перепады освещения.

Принцип работы

В неактивном состоянии полупроводник проявляет свойства диэлектрика. Для того, чтобы он проводил ток, необходимо воздействие на вещество внешнего стимулятора. Таким стимулятором может быть термическое воздействие или световое.

Под действием фотонов света полупроводник насыщается электронами, в результате чего он становится способным проводить электрический ток. Чем больше электронов образуется, тем меньшее сопротивление току оказывает полупроводниковый материал. Зависимость силы тока от освещения иллюстрирует график на рис. 6.

Рис. 6. График зависимости силы тока от освещения

На этом принципе базируется работа фоторезисторов. Образованию электронов способствует как видимый спектр света так и не видимый. Причем фоторезистор более чувствителен к инфракрасным лучам, имеющим большую энергию. Низкую чувствительность к видимому свету проявляют чистые материалы.

Для повышения чувствительности фоторезистивного слоя его легируют разными добавками, которые образуют обновленную внешнюю зону, расположенную поверх валентной зоны полупроводника. Такое внешнее насыщение электронами потребует меньше энергии для перехода в состояние насыщения фототоком проводимости. Возникает внешний фотоэффект, стимулированный видимым спектром излучения.

Путем подбора легирующих добавок можно создавать фоторезисторы для работы в разных спектральных диапазонах. Фоторезистор имеет спектральную чувствительность. Если длина световых волн находится вне зоны проводимости, то прибор перестает реагировать на такие лучи. Освещенность в таких случаях, уже не может оказывать влияния на токопроводимость изделия.

Выбор спектральных характеристик зависит от условий эксплуатации изделия и решаемых задач. Если интенсивностей излучения не достаточно для стабильной работы устройства, его эффективность можно повысить путем подбора чувствительных элементов, с соответствующим полупроводниковым слоем.

Важно помнить, что инерционность фоторезисторов заметно выше чем у фотодиодов и фототранзисторов. Инерционность прибора имеет место потому, что для насыщения полупроводникового слоя требуется некоторое время

Поэтому датчик всегда подает сигнал с некоторым опозданием.

Проверка сопротивления на плате

Элементы, имеющие омическое сопротивление до 200 Ом, должны прозваниваться в этом диапазоне измерений. Если же показания прибора указывают бесконечность, необходимо увеличить переключателем измеряемый диапазон с 200 Ом до 2000 Ом (2кОм) и выше в зависимости от испытываемого номинала. Перед тем как проверить мультиметром резистор не выпаивая его, нужно:

  • отключить источник питания;
  • отпаять один вывод R, так как из-за смешанного соединения элементов в схеме могут иметься различия между номиналом элемента и показаниями его фактической величины в общей схеме при измерении;
  • произвести замер.

Прозвонить на плате можно только низкоомные сопротивления, составляющие номинал от одного ома до десятков омов. Начиная от 100 Ом и выше возникает сложность их измерения, так как в схеме могут применяться радиоэлементы, имеющие более низкое сопротивление, чем сам резистор.

Кроме постоянных резисторов, существуют следующие виды элементов:

  • переменный (реостат);
  • подстроечный;
  • термистор или терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом;
  • позистор с положительным температурным коэффициентом;
  • варистор изменяет свои значения от приложенного к нему напряжения;
  • фоторезистор меняет свои значения от направленного на него светового потока.

Проверка резистора мультиметром для измерения работоспособности переменных и подстроечных элементов осуществляется путём присоединения к среднему выводу одного из щупов, к любому из крайних выводов второго щупа. Необходимо произвести регулировку движка измеряемого элемента в одну сторону до упора и обратно, при этом показание прибора должно измениться от минимума до паспортного или фактического сопротивления резистора. Аналогично нужно провести измерение со вторым крайним выводом потенциометра.

Чтобы проверить позистор мультиметром, необходимо подключить измерительный прибор к выводам и приблизить его к источнику тепла. Сопротивление должно увеличиваться в зависимости от приложенной к нему температуры. Тех, кто работает с электроникой, знают, как проверить мультиметром термистор. Перед этим нужно учесть, что при воздействии на него температуры нагретого паяльника его термосопротивление должно уменьшаться. Перед тем как проверить термистор и позистор на плате, необходимо выпаять один из выводов и после этого провести измерение.

Терморезисторы могут работать как при высоких температурах, так и при низких. Позисторы и термисторы применяются там, где необходимо контролировать температуру, например в электронных термометрах, температурных датчиках и других устройствах.

Терморезисторы в схеме используются как температурные стабилизаторы каскадов в усилителях мощности или блоках питания, для защиты от перегрева. Терморезистор может выглядеть как бусина с двумя проводами, а также иметь форму пластины с двумя выводами.

Схема фотореле на фоторезисторах. Принцип работы и область применения

Фоторезистор, представляет собой непроволочный полупроводниковый резистор, омическое сопротивление которого определяется степенью освещенности . В основе принципа действия фоторезисторов лежит явление фотопроводимости полупроводников. Фотопроводимость — увеличение электрической проводимости полупроводника под действием света. Причина фотопроводимости — увеличение концентрации носителей заряда — электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Схема устройства фотоэлементов с внутренним фотоэффектом, носящих название фотосопротивлений (ФС) или фоторезисто¬ров, приведена на рис. 16-а. Фотосопротивление представляет собой стеклянную пластинку, покрытую тонким слоем полупроводникового материала (сернистого свинца, сернистого висмута, сернистого кадмия), на котором расположены токопроводящие электроды. Сущность внутреннего фотоэффекта сводится к следующему. Известно, что электропроводимость связана с количеством носите¬лей заряда, который имеет тот или иной материал. В полупровод¬никах количество носителей электрических зарядов может увеличиваться вследствие поглощения энергии извне, в частности под воздействием световой энергии. Увеличение количества носителей электрических зарядов в мате¬риале повышает, его способность проводить электрический ток.

Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы
Рис.16 Фотосопротивление В результате этого уменьшается электрическое сопротивление осве-щаемого материала. Отличительная особенность фотосопротивлений от фотоэлемен¬тов с внешним фотоэффектом заключается в том, что при внешнем фотоэффекте электроны покидают пределы освещенного материала, а при внутреннем фотоэффекте они остаются внутри материала, увеличивая тем самым количество носителей электрических зарядов. Изменение проводимости в полупроводниках под воздействием света может быть очень большим. В некоторых материалах при переходе от темноты к интенсивному освещению сопротивление уменьшается в десятки раз и соответственно изменяется величина тока в цепи фотосопротивлений (рис. 16-б). Светочувствительный слой полупроводникового материала в таких сопротивлениях помещен между двумя токопроводящими электродами. Под воздействием светового потока электрическое сопротивление слоя меняется в несколько раз (у некоторых типов фотосопротивлений оно уменьшается на два- три порядка). В зависимости от применяемого слоя полупроводникового материала фотосопротивления подразделяются на сернистосвинцовые, сернистокадмиевые, сернисто-висмутовые и поликристаллические селенокадмиевые. Фотосопротивления обладают высокой чувствительностью, стабильностью, экономичны и надежны в эксплуатации. В целом ряде случаев они с успехом заменяют вакуумные и газонаполненные фотоэлементы. Основной областью применения фоторезисторов является автоматика, где они в некоторых случаях с успехом заменяют вакуумные и газонаполненные фотоэлементы. Обладая повышенной допустимой мощностью рассеивания по сравнению с некоторыми типами фотоэлементов, фоторезисторы позволяют создавать простые и надежные фотореле без усилителей тока. Такие фотореле незаменимы в устройствах для телеуправления, контроля и регулирования, в автоматах для разбраковки, при сортировке и счете готовой продукции, для контроля качества и готовности самых различных деталей. Широко используются фоторезисторы в полиграфической промышленности при обнаружении обрывов бумажной ленты, контроле за количеством листов, подаваемых в печатную машину. В измерительной технике фоторезисторы применяются для измерения высоких температур, для регулировки температуры в различных технологических процессах. Контроль уровня жидкости и сыпучих тел, защита персонала от входа в опасные зоны, контроль за запыленностью и задымленностью самых различных объектов, автоматические выключатели уличного освещения и турникеты в метрополитене — вот далеко не полный перечень областей применения фоторезисторов.

Популярные статьи  Как сделать подсветку зеркала в ванной комнате?

Схема включения фоторезисторов:

Рис.17 Схема фотореле на фоторезисторе При определенном освещении сопротивление фотоэлемента уменьшается, а, следовательно, сила тока в цепи возрастает, достигая значения, достаточного для работы какого- либо устройства (схематично показано в виде некоторого сопротивления нагрузки).

Фоторезистор: принцип работы, где применяется и как выглядит

Фоторезисторы (фотоэлектрические приборы – это приборы, которые могут изменять свои технические характеристики под влиянием света. Нашли свое применение такие приборы во всей электрики и электронике.

Их значение переоценить крайне сложно. Сам термин фоторезистор говорит за себя. Они изменяют сопротивление под влиянием светового потока.

Такой резистор может иметь номинальное сопротивление 1-200 ОМ, но на свету, оно может уменьшиться в десятки и даже сотни раз.

Основное преимущество этих радиодеталей – зависимость сопротивления от степени освещения. Именно поэтому их можно использовать в различных датчиках или измерителях освещенности. Но есть и ряд недостатков – с ними не удобно работать по причине высокого сопротивления.

В данной статье будут рассмотрены все характеристики и особенности фоторезисторов, а также приведены все необходимые расчеты. В качестве бонуса, в статье содержится видеоролик и скачиваемый файл, где содержится интересная дополнительная информация.

Как работает фоторезистор

В полной темноте, сопротивление этих радио компонентов огромное, может доходить до десятков МОм, но как только элемент подвергается воздействию света, его сопротивление резко снижается до долей Ома. Фоторезисторы (ФР) обладают высокой чувствительностью в достаточно широком диапазоне (от инфракрасного до рентгеновского спектра), которая и зависит от длины волны светового потока. Эти радио компоненты все еще применяются во многих электронных устройствах благодаря их высокой стабильности во времени, малым размерам и богатым номиналам сопротивлений.

Принцип

Фоторезистора состоит из высокого удельного сопротивления полупроводника электродвигателя и резистора. Если падающий свет имеет достаточно высокую частоту (следовательно, длину волны меньше пороговой длины волны), он несет значительную энергию. За пределами определенного уровня, характерного для материала, фотоны, поглощаемые полупроводником, дадут связанным электронам достаточно энергии для перехода из валентной зоны в зону проводимости. Понимание этого явления относится к области теории зон . Таким образом, свободные электроны и электронные дырки снижают сопротивление материала.

Когда падающий фотон достаточно энергичен, образование электронно-дырочных пар становится тем более важным, поскольку световой поток интенсивен. Следовательно, сопротивление развивается подобно освещению. Это отношение можно смоделировать следующим соотношением:

р(L)знак равнорL-k{\ Displaystyle R (L) = R_ {0} L ^ {- k}}

Геометрия полупроводника

Для поддержания проводимости необходимо ограничить количество рекомбинаций электронно-дырочных пар. Принимающая поверхность светового потока — лента. Эта форма минимизирует ширину, разделяющую электроды, и оставляет их в контакте с лентой на большой площади. Именно такая конфигурация дает наименьшее сопротивление. Только фоторезисторы, используемые при высоком напряжении, изготавливаются из широкой ленты. На самом деле ток, протекающий через фоторезистор, записывается:

язнак равноqμнетВLV{\ Displaystyle I = д \ му п {\ гидроразрыва {A} {L}} V}

В этом выражении:

  • q — заряд электрона
  • μ — подвижность электрона
  • n — плотность присутствующих электронов
  • А — площадь контактной поверхности между электродами и светочувствительной зоной
  • L — ширина ленты

Видно, что для увеличения этой интенсивности необходимо максимизировать A и минимизировать L. Вот почему лента является наиболее эффективной формой.

Схема кондиционирования

На приведенном ниже рисунке изображен фоторезистор, используемый в большом количестве схем электрических цепей.

Символ фоторезистора

Компонент в основном используется для распознавания наличия или отсутствия света. Количественная оценка потока остается возможной, но используется реже. Фоторезисторы соединены мостом делителя напряжения для потенциометрических узлов, служащих для управления реле или диафрагмой. Для элементарных фотометров фоторезистор помещается на одну из ветвей моста Уитстона . Ток дисбаланса, вызванный изменением сопротивления этой ветви, измеряется и возвращается к измерению расхода.

Шум

Как и все оптические датчики, фоторезистор подвергается определенному количеству шумов различного происхождения.

  • Тепловое движение шум , что результаты от теплового движения носителей заряда внутри резистора. Его еще называют .
  • Дробовой шум или шум Шотки , который появляется всякий раз , когда ток протекает через потенциальный барьер.
  • Генерации-рекомбинации шума , которая пропорциональна ширине полосы пропускания.

Розовым шумом обычно пренебрегают из-за области использования датчика.

Зная эти шумы, можно рассчитать значение PEB. Для инфракрасных детекторов необходимо учитывать окружающий шум, который ограничивает максимальную обнаружительную способность .

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

В электротехнике используется огромное количество различных элементов, и далеко не последнее место среди них занимает сопротивление особого рода – фоторезистор. В этой статье я расскажу, что это такое, а также где до сих пор активно используются эти элементы. Итак, начнем.

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

Определение, исполнение и изображение на схемах

Итак, для начала давайте дадим определение. Фоторезистор — это полупроводниковый прибор, сопротивление (проводимость) которого изменяется в зависимости от уровня освещенности чувствительной части изделия.

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

На выше представленной фотографии показан наиболее распространенный вариант исполнения, но встречаются модели в специальных защитных кожухах с прозрачной верхней частью.

А вот таким образом такой элемент обозначается на схемах:

Принцип действия

Теперь давайте узнаем каков принцип действия у данного радиоэлемента.

Между двумя токопроводящими электродами размещается полупроводник. В том случае если свет не попадает на полупроводник, то его оммическое сопротивление имеет высокое значение (до нескольких МОм). Как только на полупроводник попадает свет, его сопротивление начинает снижаться, то есть проводимость увеличивается.

Для производства полупроводящего слоя могут использоваться следующие материалы: сульфид Кадмия, сульфид Свинца, Селенит Кадмия и т.п. От того какой материал был применен для производства полупроводника будет зависеть его спектральная характеристика.

Иначе говоря диапазон длин волн, при освещении которыми будет происходить корректное изменение сопротивления.
Именно по этой причине при выборе резистора важно понимать, для работы в каком спектре он предназначен.
Спектральные характеристики материалов таковы:

Очень часто возникает вопрос: какова полярность фоторезистора? Так вот у данного элемента нет P-N перехода, а это значит что определенного направления протекания тока тоже нет. То есть абсолютно без разницы, каким образом подключать фоторезистор, так как он неполярный элемент.

Как проверить исправность элемента

Проверка фоторезистора на самом деле предельно проста. Для этого нам потребуется мультиметр и, например, папка для бумаг.

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

Проверка выполняется следующим образом: переведите рукоять мультиметра в положение измерения сопротивления, крокодилами подсоедините щупы (полярность не имеет значения) и поместите элемент в папку, чтобы исключить воздействие света на элемент.

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

Таким образом вы получите сопротивление элемента в затемненном состоянии. Вытащив фоторезистор из папки, вы увидите, что сопротивление элемента изменилось. Причем чем интенсивнее будет световой поток, тем меньшим сопротивлением будет обладать элемент.

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

Причем зависимость сопротивления от освещенности будет иметь следующий вид:

Главные характеристики фоторезисторов

У данных элементов есть несколько основных характеристик, на которые следует обращать внимание при выборе изделия:

Популярные статьи  Как сделать ремонт холодильника своими руками?

1. Темновое сопротивление. Это сопротивление элемента, когда на него не оказывает воздействие световой поток.

Важно также знать, что все фоторезисторы обладают инерционностью в той или иной степени. Сопротивление изменяется не мгновенно, а в течении определенного отрезка времени (десятки микросекунд)

Этот фактор ограничивает применение фоторезисторов в быстродействующих схемах.

Где применяются такие элементы

Итак, несмотря на некоторые ограничения, эти элементы активно используются в следующих устройствах:

1. Фотореле. Устройства, которые предназначены для автоматического включения отключения систем освещения без активного вмешательства человека.

2. Датчики освещенности. В таких устройствах фоторезисторы выполняют функцию регистратора светового потока.

Что такое фоторезистор, принцип работы и область применения

3. Сигнализация. В сигнализационных системах применяются фоторезисторы чувствительные ультрафиолетовым волнам. Принцип таков фоторезистор постоянно освещается источником ультрафиолетового излучения и как только между источником и приемником возникает препятствие — срабатывает сигнализация.

4. Датчики, регистрирующие наличие чего-либо.

Заключение

Вот краткая информация о фоторезисторе, его устройстве и области применения. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком

Спасибо за ваше внимание

Виды и принцип работы, обозначение на схемах

Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы В зависимости от материалов, используемых во время изготовления на производстве все, фоторезисторы можно условно разделить на две большие группы: с внутренним и внешним фотоэффектом.

В производстве элементов с внутренним фотоэффектом и применяют нелегированные материалы, например германий или кремний. Фотоны, попадающие на фоторезистор, заставляют электроны двигаться из валентной в зону проводимости.

Благодаря этому возникает огромное число свободных электронов, тем самым резко возрастает электропроводность и, поэтому, снижается сопротивление. Фоторезистор с внешним фотоэффектом изготавливают из материалов, с добавлением примесей легирующей добавки, которая создает новую энергетическую зону поверх имеющейся валентной, богатую электронами.

Кроме того, электронам новой зоны необходимо на порядок меньше энергии, чтобы перейти в зону проводимости благодаря более низкой энергетической щели. Поэтому фоторезисторы с внешним фотоэффектом гораздо более чувствительны к различным длинам светового спекира волн.

Фоторезистор на схемах обозначается также как и обычный резистор, но с добавление двух стрелочек, которые направлены к прямоугольнику. В качестве материалов для фоторезисторов широко используются сульфиды, селениды и теллуриды различных элементов, а также соединения типа AlMBv. В инфракрасной области могут быть использованы фоторезисторы на основе PbS, PbSe, PbTe, InSb, в области видимого света и ближнего спектра ультрафиолета — CdS.

Сегодня фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется их высокой чувствительностью, простотой конструкции, малыми габаритами и значительной допустимой мощностью рассеяния. Значительный интерес представляет использование фоторезисторов в опто- электронике. В радиолюбительских конструкциях фоторезисторы применяются как световые датчики в устройствах слежения и автоматики, автоматических и фотореле в быту, в охранных системах.

Область применения

В современном мире область применения этих радиодеталей значительно расширена.

Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы

Применение разнообразных фоторезисторов, работающих в видимом спектре довольно обширно. Это могут быть:

  1. Системы автоматических выключателей света.
  2. Счетные устройства.
  3. Датчики обрыва полотна или бумаги.
  4. Датчики проникновения.
  5. В приборах оснащенных экспонометрами. Например, такие элементы могли использоваться в типовых фотоаппаратах-мыльницах.

Сами по себе они только элемент сложных фотоприёмных устройств, в которых помимо фотодетектора может быть входить:

  • интегральный усилитель;
  • микросхема, отвечающая за автоматическую регулировку освещения;
  • схемы цепей питания, дополненные системой охлаждения на элементах Пельтье.

Всё это многообразие элементов для фотодекторов, заключается в небольшой герметичный корпус.

Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы

Если эти приборы работают в ИК-диапазоне, их область применения немного другая. Они используются как часть сложных устройств, таких как:

  • датчики обнаружения пламени;
  • системы бесконтактного измерения температуры;
  • системы отслеживания уровня влажности;
  • применяются для обнаружения углекислых газов;
  • в приборах инфракрасных анализаторах газов;
  • используется в датчиках обрыва бумажной ленты в типографии или в бумажной промышленности;
  • в промышленной электронике подключение фоторезистора может применяться для автоматического подсчета изделий, которые двигаются по транспортерной ленте.

Соответственно, исходя из того что будет управляться таким резистором, рассчитываются и его параметры.

Для примера, как на практике используется этот элемент, посмотрим на схему фотореле, управляющую уличным освещением.

Автоматика уличного освещения

Автоматы, включающие уличное освещение, способны обнаружить наличие/отсутствие солнечного света.

Вот типичная схема реализации подключения фоторезистора для автоматической активации ночного осветительного прибора.

В общих чертах принцип действия схемы.

С наступлением сумерек и в ночное время сопротивление LDR повышается, что вызывает понижение напряжения на переменном резисторе R2. Транзистор VT1 закрыт, а VT2 открывается и таким образом подается напряжение на реле включающее лампу.

Это вполне рабочая схема фотореле, но ее основной недостаток — отсутствие гистерезиса. Это вызывает кратковременное дребезжание реле в сумеречное время, когда присутствует незначительные изменения в освещенности.

Что такое фоторезистор, его устройство и принцип работы

Эта электронная деталь помогает отследить степень освещенности окружающей среды.

Датчики наличия других условий

В полиграфической промышленности конструкции на специальном фоторезисторе отслеживают обрыв бумажного рулона. Так же с их помощью можно вести подсчет бумажных листов на конвейере.

Подключение фоторезистора к ардуино

Датчики освещенности, которые могут использовать фоторезисторы могут быть реализованы своими руками на базе плат ардуино.

Самодельный модуль дает возможность держать под контролем уровень освещенности и прореагировать на его изменение.

Имея на руках такую плату Arduino, легко реализовать такие проекты как:

  • датчик освещения;
  • для включения/выключения реле;
  • запускает двигатели и так далее.

Перед вами типичный пример применения детектора освещенности на базе платы Arduino.

Особенности конструкции

Обычные устройства, предназначенные для малых светильников, чаще всего производятся одним блоком в пластиковом корпусе. Они имеют возможность закрепления на стенах или подключения к светодиодному светильнику с задней стороны.

Если подключить светильники, мощность которых превышает мощность фотореле своими силами установленного, то цепь должна коммутироваться через магнитный пускатель или современные контакторы на соответствующую нагрузку.

Более сложные варианты производятся из двух составляющих – измерительно-коммутационного устройства и выносного фотоэлемента. Измерительный блок располагается непосредственно в электрическом щите.

Установка фотореле, снабженного реакцией на движение, то необходимо учитывать требуемый обзор контролируемой территории. Несколько светильников на одну выходную группу прибора можно подключить по параллельной схеме.

Основная масса моделей снабжены помехозащитой от ложных срабатываний, т.е. выдержкой времени. Однако, не смотря на это, подключение фотореле для уличного освещения следует производить подальше от других искусственных источников света во избежание эффекта мигания ламп.

Заключение

Проекты с применением датчика освещенности на базе фоторезистора достаточно просты и эффектны. Вы можете реализовать множество интересных проектов, при этом стоимость оборудования будет не высока. Подключение фоторезистора осуществляется по схеме делителя напряжения с дополнительным сопротивлением. Датчик подключается к аналоговому порту для измерения различных значений уровня освещенности или к цифровому, если нам важен лишь факт наступления темноты. В скетче мы просто считываем данные с аналогового (или цифрового) порта и принимаем решение, как реагировать на изменения. Будем надеяться, что теперь в ваших проектах появятся и такие вот простейшие «глаза».

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: