دوائر LDR ومبدأ العمل

دوائر LDR ومبدأ العمل

كما يوحي الاسم ، فإن LDR أو المقاوم المعتمد على الضوء هو نوع من المقاوم الذي يعرض مجموعة واسعة من قيم المقاومة اعتمادًا على شدة الضوء الساقط على سطحه. يمكن أن يكون التباين في نطاق المقاومة في أي مكان من بضع مئات أوم إلى العديد من الميغا أوم.



وهي معروفة أيضًا باسم مقاومات الضوء. تتناسب قيمة المقاومة في LDR عكسًا مع شدة الضوء الساقط عليها. بمعنى عندما يكون الضوء أقل ، تكون المقاومة أكثر والعكس صحيح.

البناء الداخلي LDR

يوضح الشكل التالي المنظر الداخلي المقسم لجهاز LDR حيث يمكننا رؤية المادة الموصلة الضوئية المطبقة داخل التعرج المتعرج أو النمط الملفوف ، المضمنة فوق قاعدة عازلة من السيراميك ، مع إنهاء نقاط النهاية كخيوط للجهاز.





يضمن النمط الحد الأقصى من الاتصال والتفاعل بين المادة الموصلة الضوئية البلورية والأقطاب الكهربائية التي تفصل بينها.

تتكون المادة الموصلة الضوئية بشكل عام من كبريتيد الكادميوم (CdS) أو سيلينيد الكادميوم (CdSe).



يحدد نوع وسُمك المادة وعرض طبقتها المودعة نطاق قيمة مقاومة LDR وأيضًا كمية الواط التي يمكنها التعامل معها.

يتم تضمين طرفي الجهاز داخل قاعدة غير شفافة غير موصلة مع طبقة شفافة معزولة فوق الطبقة الموصلة للصور.

يظهر الرمز التخطيطي لـ LDR أدناه:

أحجام LDR

قد يتراوح قطر الخلايا الضوئية أو LDRs من 1/8 بوصة (3 مم) إلى أكثر من بوصة واحدة (25 مم). عادة ما تكون متوفرة بأقطار 3/8 بوصة (10 مم).

يتم استخدام LDRs الأصغر من هذا بشكل عام حيث قد تكون المساحة مصدر قلق أو في اللوحات القائمة على SMD. تظهر المتغيرات الأصغر تبديدًا أقل. قد تجد أيضًا بعض المتغيرات محكمة الإغلاق لضمان العمل الموثوق به حتى في البيئات القاسية وغير المرغوب فيها.

مقارنة خصائص LDR مع عين الإنسان

يوفر الرسم البياني أعلاه المقارنة بين خصائص الأجهزة الحساسة للضوء وأعيننا. يوضح الرسم البياني تخطيط الاستجابة الطيفية النسبية مقابل الطول الموجي من 300 إلى 1200 نانومتر (نانومتر).

يكشف الشكل الموجي المميز للعين البشرية الذي يشير إليه منحنى شكل الجرس المنقط عن حقيقة أن عيننا قد عززت الحساسية لنطاق أضيق نسبيًا من الطيف الكهرومغناطيسي ، ما بين 400 و 750 نانومتر تقريبًا.

ذروة المنحنى لها قيمة قصوى في طيف الضوء الأخضر في حدود 550 نانومتر. يمتد هذا إلى الطيف البنفسجي الذي يتراوح بين 400 و 450 نانومتر على جانب واحد. على الجانب الآخر ، يمتد هذا إلى منطقة الضوء الأحمر الداكن التي يتراوح مداها بين 700 إلى 780 نانومتر.

يوضح الشكل أعلاه أيضًا سبب ميل الخلايا الكهروضوئية لكبريتيد الكادميوم (CdS) إلى أن تكون المفضلة في تطبيق الدوائر التي يتم التحكم فيها بالضوء: يبلغ منحنى الاستجابة الطيفية للأقراص المدمجة حوالي 600 نانومتر ، وهذه المواصفات متطابقة تمامًا مع نطاق العين البشرية.

في الواقع ، قد تمتد قمم منحنى استجابة سيلينيد الكادميوم (CdSe) إلى ما بعد 720 نانومتر.

مقاومة LDR مقابل الرسم البياني الخفيف

ومع ذلك ، قد يُظهر CdSe حساسية أعلى للنطاق الكامل تقريبًا لطيف الضوء المرئي. بشكل عام ، قد يكون المنحنى المميز للخلايا الكهروضوئية CdS كما هو موضح في الشكل التالي.

يمكن أن تكون مقاومته في غياب الضوء حوالي 5 ميغا أوم ، والتي قد تنخفض إلى حوالي 400 أوم في وجود شدة ضوء تبلغ 100 لوكس أو مستوى من الضوء يعادل غرفة مضاءة بشكل مثالي ، وحوالي 50 أوم عند شدة الضوء يصل إلى 8000 لوكس. عادة كما يتم الحصول عليها من أشعة الشمس الساطعة المباشرة.

لوكس هو وحدة SI للإضاءة الناتجة عن تدفق ضوئي من 1 لومن موزعة بالتساوي على سطح 1 متر مربع. تم تصنيف الخلايا الضوئية الحديثة أو LDRs بشكل مناسب للطاقة والجهد ، على قدم المساواة مع المقاومات العادية من النوع الثابت.

يمكن أن تكون قدرة تبديد الطاقة لـ LDR القياسية حوالي 50 و 500 ملي واط ، والتي قد تعتمد على جودة المواد المستخدمة للكاشف.

ربما يكون الشيء الوحيد الذي ليس جيدًا في LDRs أو مقاومات الضوء هو مواصفات الاستجابة البطيئة لتغيرات الضوء. تحتوي الخلايا الضوئية المبنية باستخدام سيلينيد الكادميوم عادةً على ثوابت زمنية أقصر من الخلايا الكهروضوئية للكادميوم-كبريتيد (حوالي 10 مللي ثانية على عكس 100 مللي ثانية).

قد تجد أيضًا أن هذه الأجهزة تتميز بمقاومات أقل وحساسية متزايدة ومعامل مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة.

التطبيقات الرئيسية التي يتم فيها تنفيذ الخلايا الضوئية عادة هي في عدادات التعريض الضوئي ، مفاتيح تنشيط الضوء والظلام للسيطرة أضواء الشوارع ، وأجهزة الإنذار ضد السرقة. في بعض تطبيقات الإنذارات التي يتم تنشيطها بالضوء ، يتم تشغيل النظام من خلال مقاطعة شعاع الضوء.

قد تصادف أيضًا أجهزة إنذار الدخان القائمة على الانعكاس باستخدام الخلايا الضوئية.

دوائر تطبيقات LDR

تُظهر الصور التالية عددًا قليلاً من دوائر تطبيق الخلايا الكهروضوئية العملية المثيرة للاهتمام.

مرحل تنشيط خفيف

يمكن أن يكون الترانزستور أي نوع إشارة صغيرة مثل BC547

تم تصميم دائرة LDR المباشرة المشار إليها في الشكل أعلاه للاستجابة كلما سقط الضوء على LDR المثبت في تجويف مظلم عادةً على سبيل المثال داخل الصندوق أو السكن.

تنشئ الخلية الكهروضوئية R1 والمقاوم R2 مقسمًا محتملاً يعمل على إصلاح الانحياز الأساسي لـ Q1. عندما يحل الظلام ، تُظهر الخلية الكهروضوئية مقاومة متزايدة ، مما يؤدي إلى عدم وجود تحيز على قاعدة Q1 ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل Q1 والمرحل RY1.

في حالة اكتشاف مستوى كافٍ من الضوء على الخلية الكهروضوئية LDR ، ينخفض ​​مستوى مقاومتها بسرعة إلى بعض المقادير الأقل. ويسمح لإمكانية التحيز بالوصول إلى قاعدة Q1. يقوم هذا بتبديل مرحل التشغيل RY1 ، الذي تستخدم جهات الاتصال الخاصة به للتحكم في دائرة خارجية أو تحميل.

ترحيل تنشيط الظلام

يوضح الشكل التالي كيف يمكن تحويل الدائرة الأولى إلى دائرة ترحيل مفعلة في الظلام.

في هذا المثال ، يتم تنشيط التتابع في حالة عدم وجود ضوء على LDR. يستخدم R1 لضبط ضبط حساسية الدائرة. يعمل المقاوم R2 والخلية الكهروضوئية R3 مثل مقسم الجهد.

يرتفع الجهد عند تقاطع R2 و R3 عندما يسقط الضوء على R3 ، والذي يتم تخزينه بواسطة المتابع الباعث س 1. خرج الباعث لمحركات Q1 مكبر باعث مشترك Q2 عبر R4 ، وبالتالي يتحكم في التتابع.

كاشف ضوئي دقيق LDR

على الرغم من بساطتها ، فإن دارات LDR المذكورة أعلاه معرضة لتغيرات الجهد الكهربائي وكذلك التغيرات في درجة الحرارة المحيطة.

يوضح الرسم البياني التالي كيف يمكن معالجة العيب من خلال دائرة ضوئية حساسة ودقيقة مفعلة تعمل دون أن تتأثر بتغيرات الجهد أو درجة الحرارة.

في هذه الدائرة ، يتم تكوين LDR R5 و pot R6 والمقاومات R1 و R2 مع بعضها البعض في شكل شبكة جسر Wheatstone.

المرجع ICI مع الترانزستور Q1 و عمل التتابع RY1 مثل مفتاح كشف التوازن الحساس للغاية.

لا تتأثر نقطة توازن الجسر ، بغض النظر عن الاختلافات في جهد الإمداد أو درجة حرارة الغلاف الجوي.

يتأثر فقط بالتغييرات في القيم النسبية للمكونات المرتبطة بشبكة الجسر.

في هذا المثال ، يشكل LDR R5 والوعاء R6 ذراعًا واحدًا لجسر ويتستون. تشكل R1 و R2 الذراع الثانية للجسر. يعمل هذان الذراعين مثل مقسمات الجهد. يؤسس الذراع R1 / R2 جهد إمداد ثابت بنسبة 50٪ للإدخال غير المقلوب لجهاز op-amp.

يولد الحاجز المحتمل الذي يتكون من الوعاء و LDR جهدًا متغيرًا يعتمد على الضوء إلى المدخلات العكسية لمكبر الصوت.

إعداد الدائرة ، يتم ضبط الوعاء R6 بحيث تكون الإمكانات عند تقاطع R5 و R6 أعلى من الإمكانات عند pin3 عندما تسقط الكمية المطلوبة من الضوء المحيط على LDR.

عندما يحدث هذا ، يغير خرج المرجع على الفور الحالة من الموجب إلى 0 فولت ، مع التبديل ON Q1 والمرحل المرفق. ينشط المرحل ويطفئ الحمل الذي يمكن أن يكون مصباحًا.

إن دائرة LDR القائمة على جهاز أمبير دقيقة للغاية وستستجيب حتى للتغيرات الدقيقة في شدة الضوء ، والتي لا يمكن اكتشافها بالعين البشرية.

يمكن تحويل تصميم المرجع السابق أعلاه بسهولة إلى مرحل نشط مظلمة إما عن طريق تبديل وصلات pin2 و pin3 ، أو عن طريق تبديل مواضع R5 و R6 ، كما هو موضح أدناه:

مضيفا ميزة التخلفية

إذا لزم الأمر ، يمكن ترقية دائرة LDR هذه باستخدام ملف ميزة التخلفية كما هو موضح في الرسم البياني التالي. يتم ذلك عن طريق إدخال مقاوم ردود الفعل R5 عبر دبوس الإخراج و pin3 من IC.

في هذا التصميم ، يعمل التتابع بشكل طبيعي عندما تتجاوز شدة الضوء المستوى المحدد مسبقًا. ومع ذلك ، عندما ينخفض ​​الضوء الموجود على LDR وينخفض ​​عن القيمة المحددة مسبقًا ، فإنه لا يقوم بإيقاف تشغيل التتابع بسبب تأثير التخلفية .

يتم إيقاف تشغيل المرحل فقط عندما ينخفض ​​الضوء إلى مستوى أقل بشكل ملحوظ ، والذي يتم تحديده بواسطة قيمة R5. ستؤدي القيم المنخفضة إلى مزيد من تأخر التأخير (التباطؤ) والعكس صحيح.

الجمع بين ميزات التنشيط الفاتح والداكن في واحد

هذا التصميم عبارة عن مرحل دقيق للضوء / الظلام مصمم من خلال الجمع بين دوائر التبديل المظلمة والضوء التي تم شرحها مسبقًا. في الأساس هو ملف مقارنة النوافذ دائرة كهربائية.

يتم تشغيل التتابع RY1 عندما يتجاوز مستوى الضوء في LDR أحد إعدادات الوعاء أو ينخفض ​​عن قيمة إعداد الوعاء الأخرى.

يحدد الوعاء R1 مستوى تنشيط الظلام ، بينما يحدد الوعاء R3 عتبة تنشيط مستوى الضوء للمرحل. يستخدم الوعاء R2 لضبط جهد الإمداد بالدائرة.

يتضمن إجراء الإعداد ضبط أول وعاء R2 مضبوط مسبقًا بحيث يتم إدخال نصف جهد إمداد تقريبًا عند تقاطع LDR R6 والوعاء R2 ، عندما يستقبل LDR الضوء عند مستوى شدة عادي.

يتم تعديل مقياس الجهد R1 لاحقًا بحيث يتحول المرحل RY1 إلى وضع التشغيل بمجرد أن يكتشف LDR ضوءًا أقل من مستوى الظلام المفضل.

وبالمثل ، يمكن إعداد وعاء R3 بحيث يتم تشغيل المرحل RY1 عند مستوى السطوع المقصود.

دائرة الإنذار بالضوء

الآن دعونا نرى كيف يمكن تطبيق LDR كدائرة إنذار تعمل بالضوء.

يجب أن يكون جرس الإنذار أو الجرس من النوع المتقطع بمعنى أنه يصدر مع تكرار تشغيل / إيقاف مستمر ، ومُصنَّف للعمل مع تيار أقل من 2 أمبير. يصنع LDR R3 والمقاوم R2 شبكة مقسم جهد.

في ظل ظروف الإضاءة المنخفضة ، تكون مقاومة الخلية الكهروضوئية أو LDR عالية مما يتسبب في عدم كفاية الجهد عند تقاطع R3 و R2 لتحريك بوابة SCR1 المرفقة.

عندما يكون الضوء الساقط أكثر سطوعًا ، تنخفض مقاومة LDR إلى مستوى كافٍ لتشغيل SCR ، والذي يتم تشغيله وتنشيط الإنذار.

على العكس من ذلك ، عندما تصبح أكثر قتامة ، تزداد مقاومة LDR ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل SCR والإنذار.

من المهم ملاحظة أن SCR هنا يتم إيقاف تشغيله فقط لأن المنبه من النوع المتقطع الذي يساعد على كسر مزلاج SCR في حالة عدم وجود تيار بوابة ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل SCR.

إضافة عنصر التحكم في الحساسية

دائرة إنذار SCR LDR أعلاه بدائية للغاية وتتميز بحساسية منخفضة جدًا ، كما أنها تفتقر إلى التحكم في الحساسية. يوضح الشكل التالي أدناه كيف يمكن تحسين التصميم بالميزات المذكورة.

هنا ، يتم استبدال المقاوم الثابت في الرسم البياني السابق بوعاء R6 ، ويتم إدخال مرحلة BJT العازلة من خلال Q1 بين بوابة SCR ومخرج LDR.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا أن نرى مفتاحًا للدفع لإيقاف التشغيل A1 و R4 موازٍ للجرس أو جهاز الإنذار. تسمح هذه المرحلة للمستخدم بتحويل النظام إلى إنذار إغلاق بغض النظر عن الطبيعة المتقطعة لجهاز الجرس.

يضمن المقاوم R4 أنه حتى أثناء رنين الجرس بصوت متقطع ذاتيًا ، فإن تيار القطب الموجب لا ينقطع أبدًا ويظل SCR مغلقًا بمجرد تشغيله.

يستخدم S1 لكسر المزلاج يدويًا وإغلاق SCR والإنذار.

من أجل زيادة تحسين الإنذار المنشط بضوء SCR الموضح أعلاه بدقة محسنة ، يمكن إضافة تشغيل يستند إلى أمبير كما هو موضح أدناه. يشبه عمل الدائرة التصميمات التي تمت مناقشتها مسبقًا باستخدام ضوء LDR.

دائرة إنذار LDR مع إخراج النغمة النبضية

هذه دائرة إنذار مظلمة أخرى تتميز بمولد نبض مدمج منخفض الطاقة 800 هرتز لقيادة مكبر صوت عالي.

تم تكوين بوابتين NOR IC1-c و ICI-d ليكونا هزاز متعدد مستقر لتوليد تردد 800 هرتز. يتم تغذية هذا التردد إلى السماعة عبر مضخم إشارة صغير باستخدام BJT Q1.

يتم تنشيط مرحلة بوابة NOR أعلاه فقط طالما أن خرج IC 1-b يصبح منخفضًا أو 0 فولت. يتم توصيل بوابتين NOR الأخريين IC 1-a و IC1-b بالمثل كجهاز هزاز متعدد مستقر لإنتاج خرج نبضة 6 هرتز ويتم تمكينه أيضًا فقط عند سحب دبوس البوابة 1 منخفضًا أو عند 0 فولت.

يمكن رؤية Pin1 مع تقاطع الفاصل المحتمل الذي شكله LDR R4 والوعاء R5.

إنه يعمل على النحو التالي: عندما يكون الضوء على LDR ساطعًا بدرجة كافية ، تكون إمكانية الوصلة عالية ، مما يحافظ على تعطيل كل من أجهزة الهزاز المتعددة المستقرة ، مما يعني عدم وجود خرج صوت من مكبر الصوت.

ومع ذلك ، عندما ينخفض ​​مستوى الضوء إلى ما دون المستوى المحدد مسبقًا ، ينخفض ​​تقاطع R4 / R5 بدرجة كافية مما يؤدي إلى تنشيط 6 هرتز المستقرة. يبدأ هذا المستقر الآن في تبديل أو تحويل 800 هرتز إلى معدل 6 هرتز. ينتج عن هذا نغمة مضاعفة 800 هرتز على السماعة ، نبضة عند 6 هرتز.

لإضافة وسيلة إغلاق للتصميم أعلاه ، ما عليك سوى إضافة المفتاح S1 والمقاوم R1 كما هو موضح أدناه:

للحصول على صوت مرتفع ومعزز من السماعة ، يمكن ترقية نفس الدائرة بمرحلة ترانزستور خرج محسّنة كما هو موضح أدناه:

في مناقشتنا السابقة تعلمنا كيف يمكن استخدام op amp لتحسين دقة الكشف عن ضوء LDR. يمكن تطبيق نفس الشيء في التصميم أعلاه لإنشاء دائرة للكشف عن ضوء النبضات فائقة الدقة

دائرة الإنذار ضد السرقة LDR

يمكن رؤية دائرة إنذار ضد السرقة بمقاطعة شعاع ضوء LDR بسيطة أدناه.

عادة ، تتلقى الخلية الكهروضوئية أو LDR الكمية المطلوبة من الضوء من خلال مصدر شعاع الضوء المثبت. يمكن أن يكون هذا من شعاع الليزر المصدر أيضا.

هذا يحافظ على مقاومته منخفضة وهذا ينتج أيضًا إمكانات منخفضة بشكل غير كافٍ عند الوعاء R4 وتقاطع الخلية الكهروضوئية R5. ونتيجة لذلك ، يظل SCR مع الجرس معطلين.

ومع ذلك ، في حالة انقطاع شعاع الضوء مما يؤدي إلى زيادة مقاومة LDR ، مما يرفع بشكل كبير من إمكانات الوصل لـ R4 و R5.

يؤدي هذا على الفور إلى تشغيل SCR1 على جرس الإنذار. تم إدخال المقاوم R3 المتسلسل مع المفتاح S1 لتمكين الإغلاق الدائم للإنذار.

تلخيص مواصفات LDR

هناك العديد من الأسماء المختلفة التي تُعرف بها LDR (المقاومات المعتمدة على الضوء) ، والتي تتضمن أسماء مثل المقاوم الضوئي ، والخلية الضوئية ، والخلية الضوئية ، والموصل الضوئي.

عادةً ما يكون المصطلح الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا في التعليمات وأوراق البيانات هو اسم 'الخلية الضوئية'.

هناك مجموعة متنوعة من الاستخدامات التي يمكن تطبيق LDR أو المقاوم الضوئي عليها نظرًا لأن هذه الأجهزة جيدة بخصائصها الحساسة للضوء ومتوفرة أيضًا بتكلفة منخفضة.

وبالتالي ، يمكن أن يظل LDR شائعًا لفترة طويلة من الزمن ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل عدادات الإضاءة الفوتوغرافية ، وأجهزة كشف السرقة والدخان ، ومصابيح الشوارع للتحكم في الإضاءة ، وكاشفات اللهب ، وقارئات البطاقات.

يستخدم المصطلح العام لـ 'الكهروضوئية' للمقاومات المعتمدة على الضوء في الأدبيات العامة.

صورة LDR

اكتشاف LDR

كما نوقش أعلاه ، ظل LDR هو المفضل بين الخلايا الضوئية لفترة طويلة من الزمن. تم تصنيع الأشكال الأولى لمقاومات الضوء وعرضها في السوق في أوائل القرن التاسع عشر.

تم تصنيع هذا من خلال اكتشاف 'الموصلية الضوئية للسيلينيوم' في عام 1873 من قبل عالم يدعى سميث.

تم تصنيع مجموعة جيدة من الأجهزة الضوئية المختلفة منذ ذلك الحين. تم إحراز تقدم مهم في هذا المجال في أوائل القرن العشرين ، وخاصة في عام 1920 من قبل العالم الشهير T.W. حالة عمل على ظاهرة الموصلية الضوئية وورقته البحثية ، 'خلية ثالوفيد- خلية كهروضوئية جديدة' نُشرت عام 1920.

خلال العقدين التاليين في الأربعينيات والثلاثينيات من القرن الماضي ، تمت دراسة مجموعة من المواد الأخرى ذات الصلة لتطوير الخلايا الضوئية التي تضمنت PbTe و PbS و PbSe. علاوة على ذلك ، في عام 1952 ، طور سيمونز ورولين الموصلات الضوئية نسخة أشباه الموصلات من هذه الأجهزة باستخدام الجرمانيوم والسيليكون.

رمز المقاومات المعتمدة على الضوء

رمز الدائرة المستخدم للمقاوم الضوئي أو المقاوم المعتمد على الضوء هو مزيج من المقاوم المتحرك للإشارة إلى أن المقاوم الضوئي حساس للضوء في الطبيعة.

رمز LDR المقاوم الضوئي

يتكون الرمز الأساسي للمقاوم المعتمد على الضوء من مستطيل يرمز إلى وظيفة المقاوم في LDR. يتكون الرمز بالإضافة إلى ذلك من سهمين في الاتجاه القادم.

يستخدم نفس الرمز ليرمز إلى الحساسية تجاه الضوء في الترانزستورات الضوئية والصمامات الثنائية الضوئية.

يتم استخدام رمز 'المقاوم والسهام' كما هو موضح أعلاه بواسطة المقاومات المعتمدة على الضوء في معظم تطبيقاتها.

ولكن هناك حالات قليلة يصور فيها الرمز الذي تستخدمه المقاومات المعتمدة على الضوء المقاوم المغلف داخل دائرة. هذا واضح في الحالة التي يتم فيها رسم مخططات الدوائر.

لكن الرمز الذي يوجد به عدم وجود دائرة حول المقاوم هو رمز أكثر شيوعًا يستخدمه المقاومات الضوئية.

المواصفات الفنية

تم بناء سطح LDR مع خليتين موصلة للضوء من كبريتيد الكادميوم (cds) لها استجابات طيفية مماثلة لتلك الخاصة بالعين البشرية. تنخفض مقاومة الخلايا خطيًا مع زيادة شدة الضوء على سطحها.

يتم استخدام الموصل الضوئي الذي يتم وضعه بين جهات الاتصال كمكون رئيسي متجاوب بواسطة الخلية الكهروضوئية أو المقاوم الضوئي. ال مقاومة مقاومات الضوء تخضع للتغيير عندما يكون هناك تعرض للضوء المقاوم للضوء.

الناقلية الضوئية: يتم إنشاء ناقلات الإلكترون عندما تمتص المواد شبه الموصلة المستخدمة في الموصل الضوئي الفوتونات ، وينتج عن ذلك الآلية التي تعمل خلف المقاومات المعتمدة على الضوء.

على الرغم من أنك قد تجد أن المواد التي تستخدمها مقاومات الضوء مختلفة ، إلا أنها في الغالب كلها أشباه موصلات.

عند استخدامها في شكل مقاومات ضوئية ، فإن هذه المواد تعمل كعناصر مقاومة فقط في حالة عدم وجود تقاطعات PN. ينتج عن هذا الجهاز أن يصبح سلبيًا تمامًا بطبيعته.

المقاومات الضوئية أو الموصلات الضوئية تتكون أساسًا من نوعين:

المقاوم الضوئي الجوهري: تمكن المادة الناقلة الضوئية التي يستخدمها نوع معين من المقاوم الضوئي حاملات الشحنة من الإثارة والقفز إلى نطاقات التوصيل من روابط التكافؤ الأولية على التوالي.

مقاوم ضوئي خارجي: تمكن المادة الناقلة الضوئية التي يستخدمها نوع معين من المقاوم الضوئي حاملات الشحنة من الإثارة والقفز إلى نطاقات التوصيل من روابط التكافؤ الأولية أو الشوائب على التوالي.

تتطلب هذه العملية شوائب غير مؤينة تكون ضحلة أيضًا وتتطلب حدوث ذلك عند وجود الضوء.

يتم تصميم الخلايا الضوئية أو مقاومات الضوء الخارجية على وجه التحديد مع مراعاة الإشعاعات ذات الطول الموجي الطويل مثل الأشعة تحت الحمراء في معظم الحالات.

لكن التصميم يأخذ في الاعتبار أيضًا حقيقة أن أي نوع من التوليد الحراري يجب تجنبه لأنه مطلوب للعمل في درجات حرارة منخفضة جدًا نسبيًا.

الهيكل الأساسي لـ LDR

عدد الطرق الطبيعية التي يتم ملاحظتها بشكل شائع لتصنيع المقاومات الضوئية أو المقاومات التي تعتمد على الضوء قليلة جدًا من حيث العدد.

يتم استخدام مادة مقاومة حساسة للضوء بواسطة المقاومات المعتمدة على الضوء للتعرض المستمر للضوء. كما نوقش أعلاه ، هناك قسم محدد تتم معالجته بواسطة مادة مقاومة حساسة للضوء والتي يجب أن تكون على اتصال مع طرفي أو أحد طرفي المحطات.

تُستخدم طبقة أشباه الموصلات النشطة في الطبيعة في هيكل عام لمقاوم ضوئي أو مقاوم يعتمد على الضوء ، كما تُستخدم طبقة عازلة أخرى لترسيب طبقة أشباه الموصلات.

من أجل تزويد طبقة أشباه الموصلات بموصلية المستوى المطلوب ، يتم تخدير الأول برفق. بعد ذلك ، يتم توصيل المحطات بشكل مناسب عبر الطرفين.

إحدى المشكلات الرئيسية في الهيكل الأساسي للمقاوم المعتمد على الضوء أو الخلية الكهروضوئية هي مقاومة المادة.

يتم تقليل منطقة التلامس الخاصة بالمواد المقاومة لضمان أنه عند تعرض الجهاز للضوء ، فإنه يخضع لتغيير في مقاومته بكفاءة. من أجل تحقيق هذه الحالة ، يتم التأكد من أن المنطقة المحيطة من جهات الاتصال مخدرة بشكل كبير مما يؤدي إلى تقليل المقاومة في المنطقة المحددة.

تم تصميم شكل المنطقة المحيطة من جهة الاتصال ليكون في الغالب في نمط بين الأصابع أو شكل متعرج.

يتيح ذلك تعظيم المنطقة المكشوفة إلى جانب تقليل مستويات المقاومة الزائفة مما يؤدي بدوره إلى تعزيز الكسب عن طريق تقليص المسافة بين جهات الاتصال الخاصة بمقاومات الضوء وجعلها صغيرة.

هناك أيضًا إمكانية لاستخدام مادة أشباه الموصلات مثل أشباه الموصلات متعددة الكريستالات لترسيبها على ركيزة. أحد الركائز التي يمكن استخدامها لهذا هو السيراميك. وهذا يتيح للمقاوم المعتمد على الضوء أن يكون منخفض التكلفة.

حيث تستخدم مقاومات الضوء

النقطة الأكثر جاذبية للمقاوم المعتمد على الضوء أو المقاوم الضوئي هي أنها منخفضة التكلفة وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من تصميمات الدوائر الإلكترونية.

بصرف النظر عن هذا ، فإن ميزاتها القوية وبنيتها البسيطة توفر لها أيضًا ميزة.

على الرغم من أن المقاوم الضوئي يفتقر إلى الميزات المختلفة الموجودة في الترانزستور الضوئي والديود الضوئي ، إلا أنه لا يزال خيارًا مثاليًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات.

وبالتالي ، تم استخدام LDR بشكل مستمر لفترة طويلة من الوقت في مجموعة من التطبيقات مثل عدادات الإضاءة الفوتوغرافية ، وأجهزة كشف السرقة والدخان ، ومصابيح الشوارع للتحكم في الإضاءة ، وكاشفات اللهب ، وقارئات البطاقات.

العامل الذي يحدد خصائص المقاوم الضوئي هو نوع المادة المستخدمة وبالتالي يمكن أن تختلف الخصائص وفقًا لذلك. تمتلك بعض المواد المستخدمة من قبل مقاومات الضوء ثوابت طويلة جدًا.

وبالتالي ، فمن الضروري أن يتم اختيار نوع المقاوم الضوئي si بعناية لتطبيقات أو دوائر محددة.

تغليف

يعتبر المقاوم المعتمد على الضوء أو LDR أحد أجهزة الاستشعار المفيدة جدًا التي يمكن تنفيذها بعدة طرق مختلفة لمعالجة شدة الضوء. الجهاز أرخص مقارنة بأجهزة استشعار الضوء الأخرى ، ومع ذلك فهو قادر على تقديم الخدمات المطلوبة بكفاءة قصوى.

دوائر LDR التي تمت مناقشتها أعلاه هي مجرد أمثلة قليلة تشرح الوضع الأساسي لاستخدام LDR في الدوائر العملية. يمكن دراسة البيانات التي تمت مناقشتها وتخصيصها بعدة طرق للعديد من التطبيقات المثيرة للاهتمام. هل لديك أسئلة؟ لا تتردد في التعبير من خلال مربع التعليقات.




السابق: Triacs - دوائر العمل والتطبيق التالي: Optocouplers - العمل ، الخصائص ، التواصل ، دوائر التطبيق