Τι είναι οι φωτοαντίσταση, πώς λειτουργούν και πού χρησιμοποιούνται

Βασικές έννοιες και συσκευή

Η φωτοαντίσταση είναι μια συσκευή ημιαγωγών της οποίας η αντίσταση (αν είναι βολική - αγωγιμότητα) ποικίλλει ανάλογα με το πόσο φωτίζεται η ευαίσθητη επιφάνειά του. Βρίσκεται δομικά σε διάφορα σχέδια. Τα πιο κοινά στοιχεία αυτού του σχεδιασμού, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Σε αυτήν την περίπτωση, για να δουλέψετε σε συγκεκριμένες συνθήκες, μπορείτε να βρείτε φωτοαντίσταση μέσα σε μια μεταλλική θήκη με ένα παράθυρο μέσα από το οποίο το φως εισέρχεται στην ευαίσθητη επιφάνεια. Παρακάτω βλέπετε το γραφικό του σύμβολο στο διάγραμμα.

Ενδιαφέρον: μια αλλαγή στην αντίσταση υπό την επίδραση της φωτεινής ροής ονομάζεται φωτοανθεκτική επίδραση.

Η αρχή της λειτουργίας έχει ως εξής: μεταξύ των δύο αγώγιμων ηλεκτροδίων υπάρχει ένας ημιαγωγός (εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα στο σχήμα), όταν ο ημιαγωγός δεν φωτίζεται - η αντίστασή του είναι υψηλή, έως και αρκετά megohms. Όταν αυτή η περιοχή φωτίζεται, η αγωγιμότητά της αυξάνεται απότομα και η αντίσταση μειώνεται ανάλογα.

Τέτοια υλικά όπως το σουλφίδιο του καδμίου, το σουλφίδιο μολύβδου, ο σεληνίτης καδμίου και άλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ημιαγωγοί. Το φασματικό χαρακτηριστικό εξαρτάται από την επιλογή του υλικού κατά την κατασκευή του φωτοαντίστασης. Με απλά λόγια - μια σειρά χρωμάτων (μήκη κύματος) όταν φωτίζεται με την οποία η αντίσταση ενός στοιχείου θα αλλάξει σωστά. Επομένως, επιλέγοντας ένα φωτοαντίσταση, πρέπει να λάβετε υπόψη σε ποιο φάσμα λειτουργεί. Για παράδειγμα, για στοιχεία ευαίσθητα στην υπεριώδη ακτινοβολία, πρέπει να επιλέξετε αυτούς τους τύπους πομπού των οποίων τα φασματικά χαρακτηριστικά είναι κατάλληλα για φωτοαντίσταση. Μια εικόνα που περιγράφει τα φασματικά χαρακτηριστικά καθενός από τα υλικά φαίνεται παρακάτω.

Μια συχνή ερώτηση είναι "Υπάρχει πολικότητα στο φωτοαντίσταση;" Η απάντηση είναι όχι. Οι φωτογράφοι δεν έχουν διασταύρωση pn, επομένως δεν έχει σημασία σε ποια κατεύθυνση ρέει το ρεύμα. Μπορείτε να ελέγξετε τη φωτοαντίσταση με πολύμετρο στη λειτουργία μέτρησης αντίστασης, μετρώντας την αντίσταση του φωτισμένου και σκοτεινού στοιχείου.

Μπορείτε να δείτε μια κατά προσέγγιση εξάρτηση της αντίστασης από το φωτισμό στο παρακάτω γράφημα:

Εδώ, φαίνεται πώς αλλάζει το ρεύμα σε μια συγκεκριμένη τάση ανάλογα με την ποσότητα φωτός, όπου Ф = 0 είναι σκοτάδι και Ф3 είναι έντονο φως.Το παρακάτω γράφημα δείχνει την αλλαγή ρεύματος σε σταθερή τάση, αλλά αλλάζει φωτισμό:

Στο τρίτο γράφημα, βλέπετε την εξάρτηση της αντίστασης στον φωτισμό:

Στο παρακάτω σχήμα, μπορείτε να δείτε πώς μοιάζουν οι δημοφιλείς φωτοαντίσταση στην ΕΣΣΔ:

Τα σύγχρονα φωτοανθεκτικά, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στην πρακτική των do-it-yourselfers, φαίνονται λίγο διαφορετικά:

Ένα στοιχείο επισημαίνεται συνήθως με γράμματα.

Χαρακτηριστικά φωτοαντίστορ

Έτσι, οι φωτοαντίσταση έχουν τα κύρια χαρακτηριστικά που δίδονται προσοχή κατά την επιλογή:

• Σκοτεινή αντίσταση. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτή είναι η αντίσταση της φωτοαντίστασης στο σκοτάδι, δηλαδή, απουσία ροής φωτός.
• Ολοκληρωμένη φωτοευαισθησία - περιγράφει την απόκριση ενός στοιχείου, την αλλαγή του ρεύματος μέσω αυτού σε μια αλλαγή στη φωτεινή ροή. Μετράται σε σταθερή τάση σε A / lm (ή mA, μA / lm). Ορίζεται ως S. S = Iph / F, όπου το Iph είναι το φωτοκύτταρο και το F είναι η φωτεινή ροή.

Σε αυτήν την περίπτωση, αναφέρεται το φωτοκύτταρο. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ του σκοτεινού ρεύματος και του ρεύματος του φωτιζόμενου στοιχείου, δηλαδή, του τμήματος που προέκυψε λόγω της επίδρασης φωτοαγωγιμότητας (το ίδιο με το φωτοανθεκτικό αποτέλεσμα).

Σημείωση: Η σκοτεινή αντίσταση είναι, φυσικά, χαρακτηριστικό κάθε συγκεκριμένου μοντέλου, για παράδειγμα, για το FSK-G7 - είναι 5 MΩ και η ολοκληρωμένη ευαισθησία είναι 0,7 A / lm.

Να θυμάστε ότι οι φωτοαντιστάτες έχουν κάποια αδράνεια, δηλαδή, η αντίστασή του δεν αλλάζει αμέσως μετά την έκθεση σε φωτεινή ροή, αλλά με μια μικρή καθυστέρηση. Αυτή η παράμετρος ονομάζεται συχνότητα αποκοπής. Αυτή είναι η συχνότητα του ημιτονοειδούς σήματος που διαμορφώνει τη φωτεινή ροή μέσω του στοιχείου στο οποίο η ευαισθησία του στοιχείου μειώνεται κατά έναν συντελεστή 2 (1.41) Η ταχύτητα των εξαρτημάτων κυμαίνεται συνήθως σε δεκάδες μικροδευτερόλεπτα (10 ^ (- 5) s). Έτσι, η χρήση ενός φωτοαντιστάτη σε κυκλώματα όπου απαιτείται γρήγορη απόκριση είναι περιορισμένη και συχνά αδικαιολόγητη.

Πού χρησιμοποιείται

Όταν μάθαμε για τη συσκευή και τις παραμέτρους των φωτοανθεκτικών, ας μιλήσουμε για το γιατί απαιτείται με συγκεκριμένα παραδείγματα. Αν και η χρήση των αντιστάσεων φωτογραφιών περιορίζεται από την ταχύτητά τους, το πεδίο εφαρμογής δεν έχει γίνει μικρότερο.

1. Ρελέ λυκόφατος. Ονομάζονται επίσης photorelay - είναι συσκευές για αυτόματη ενεργοποίηση του φωτός στο σκοτάδι. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την απλούστερη έκδοση ενός τέτοιου κυκλώματος, σε αναλογικά εξαρτήματα και ένα ηλεκτρομηχανικό ρελέ. Το μειονέκτημά του είναι η απουσία υστέρησης και η πιθανή εμφάνιση κουδουνίσματος σε τιμές διασυνοριακού φωτισμού, ως αποτέλεσμα της οποίας το ρελέ θα κουδουνίσει ή θα ενεργοποιηθεί ή θα απενεργοποιηθεί με μικρές διακυμάνσεις στον φωτισμό.
2. Αισθητήρες φωτός. Χρησιμοποιώντας φωτοαντίσταση, μπορεί να ανιχνευθεί μια ασθενής φωτεινή ροή. Παρακάτω είναι μια εφαρμογή μιας τέτοιας συσκευής που βασίζεται στο ARDUINO UNO.
3. Συναγερμοί. Τέτοια κυκλώματα χρησιμοποιούν κυρίως στοιχεία ευαίσθητα στην υπεριώδη ακτινοβολία. Το ευαίσθητο στοιχείο φωτίζεται από τον πομπό, σε περίπτωση εμποδίων μεταξύ τους, ενεργοποιείται συναγερμός ή ενεργοποιητής. Για παράδειγμα, μια περιστροφική πύλη στο μετρό.
4. Αισθητήρες της παρουσίας κάτι. Για παράδειγμα, στη βιομηχανία εκτύπωσης, χρησιμοποιώντας φωτοαντίσταση, μπορείτε να ελέγξετε τη θραύση της ταινίας χαρτιού ή τον αριθμό των φύλλων που τροφοδοτούνται στη μηχανή εκτύπωσης. Η αρχή της λειτουργίας είναι παρόμοια με αυτήν που συζητήθηκε παραπάνω. Με τον ίδιο τρόπο, μπορεί να ληφθεί υπόψη η ποσότητα των προϊόντων που έχουν περάσει κατά μήκος του ιμάντα μεταφοράς ή το μέγεθός της (με γνωστή ταχύτητα).

Μιλήσαμε εν συντομία για το τι είναι ένα φωτοαντίσταση, πού χρησιμοποιείται και πώς λειτουργεί. Η πρακτική χρήση του στοιχείου είναι πολύ μεγάλη, επομένως είναι μάλλον δύσκολο να περιγραφούν όλα τα χαρακτηριστικά μέσα σε ένα άρθρο. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις - γράψτε τις στα σχόλια.

Τέλος, συνιστούμε να παρακολουθήσετε ένα χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα:

Σίγουρα δεν ξέρετε:

• Πώς να φτιάξετε ένα ρελέ φωτογραφιών το κάνετε μόνοι σας
• Πώς να συνδέσετε έναν αισθητήρα κίνησης για φωτισμό
• Τι είναι μια αντίσταση και σε τι χρησιμεύει;