วงจร LDR และหลักการทำงาน

ตามชื่อที่แนะนำ LDR หรือ Light Dependent Resistor เป็นตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่แสดงค่าความต้านทานได้หลากหลายขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิว ความแปรผันของช่วงความต้านทานสามารถอยู่ที่ใดก็ได้ตั้งแต่ไม่กี่ร้อยโอห์มไปจนถึงหลายเมกะโอห์ม

พวกเขาเรียกอีกอย่างว่าโฟโตรีซิสเตอร์ ค่าความต้านทานใน LDR แปรผกผันกับความเข้มของแสงที่ตกกระทบ ความหมายเมื่อแสงน้อยความต้านทานจะมากขึ้นและในทางกลับกัน

โครงสร้างภายใน LDR

รูปต่อไปนี้แสดงมุมมองที่ถูกชำแหละภายในของอุปกรณ์ LDR ซึ่งเราสามารถเห็นสารโฟโตคอนดัคทีฟที่ใช้ภายในซิกแซกหรือรูปแบบขดซึ่งฝังอยู่บนฐานฉนวนเซรามิกและจุดสิ้นสุดที่สิ้นสุดเป็นผู้นำของอุปกรณ์

รูปแบบช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสัมผัสและปฏิสัมพันธ์สูงสุดระหว่างวัสดุถ่ายภาพที่เป็นผลึกและอิเล็กโทรดที่แยกออก

สารโฟโตคอนดัคทีฟโดยทั่วไปประกอบด้วยแคดเมียมซัลไฟด์ (CdS) หรือแคดเมียมซีลีเนียม (CdSe)

ประเภทและความหนาของวัสดุและความกว้างของชั้นที่ฝากไว้ระบุช่วงของค่าความต้านทาน LDR และจำนวนวัตต์ที่สามารถรองรับได้

สายนำทั้งสองของอุปกรณ์ฝังอยู่ภายในฐานที่ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทึบแสงโดยมีฉนวนเคลือบใสอยู่เหนือชั้นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

สัญลักษณ์แผนผังของ LDR แสดงไว้ด้านล่าง:

ขนาด LDR

เส้นผ่านศูนย์กลางของตาแมวหรือ LDR อาจมีตั้งแต่ 1/8 นิ้ว (3 มม.) ถึงสูงกว่าหนึ่งนิ้ว (25 มม.) โดยทั่วไปจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3/8 นิ้ว (10 มม.)

โดยทั่วไปจะใช้ LDR ที่มีขนาดเล็กกว่านี้ในกรณีที่พื้นที่ว่างอาจเป็นปัญหาหรือในบอร์ดที่ใช้ SMD สายพันธุ์ที่เล็กกว่ามีการกระจายตัวที่ต่ำกว่า นอกจากนี้คุณยังอาจพบตัวแปรบางตัวที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนาเพื่อให้มั่นใจได้ว่าจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือแม้ในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายและไม่พึงปรารถนา

การเปรียบเทียบลักษณะ LDR กับตามนุษย์

กราฟด้านบนแสดงการเปรียบเทียบระหว่างลักษณะของอุปกรณ์ไวแสงกับตาของเรา กราฟแสดงการวางแผนการตอบสนองเชิงสเปกตรัมสัมพัทธ์ต่อความยาวคลื่นตั้งแต่ 300 ถึง 1200 นาโนเมตร (นาโนเมตร)

รูปคลื่นลักษณะดวงตาของมนุษย์ที่ระบุโดยเส้นโค้งรูประฆังประเผยให้เห็นความจริงที่ว่าดวงตาของเราได้เพิ่มความไวต่อแถบสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ค่อนข้างแคบลงโดยประมาณระหว่าง 400 ถึง 750 นาโนเมตร

จุดสูงสุดของเส้นโค้งมีค่าสูงสุดในสเปกตรัมแสงสีเขียวภายในช่วง 550 นาโนเมตร สิ่งนี้ทอดยาวลงไปในสเปกตรัมสีม่วงที่มีช่วงระหว่าง 400 ถึง 450 นาโนเมตรในด้านหนึ่ง ในอีกด้านหนึ่งจะขยายไปสู่พื้นที่แสงสีแดงเข้มซึ่งมีช่วงระหว่าง 700 ถึง 780 นาโนเมตร

รูปด้านบนยังแสดงให้เห็นว่าทำไมโฟโตเซลล์แคดเมียมซัลไฟด์ (CdS) จึงเป็นรายการโปรดในการใช้งานวงจรควบคุมด้วยแสง: ยอดโค้งตอบสนองสเปกตรัมสำหรับซีดีอยู่ใกล้ 600 นาโนเมตรและข้อกำหนดนี้ค่อนข้างเหมือนกับช่วงของสายตามนุษย์

ในความเป็นจริงจุดสูงสุดของเส้นโค้งการตอบสนองของแคดเมียมซีลีเนียม (CdSe) อาจขยายเกิน 720 นาโนเมตร

ความต้านทาน LDR Vs Light Graph

ที่กล่าวว่า CdSe อาจมีความไวสูงกว่าเกือบทั้งช่วงของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ โดยทั่วไปเส้นโค้งลักษณะของตาแมว CdS อาจเป็นไปตามรูปต่อไปนี้

ความต้านทานของมันในกรณีที่ไม่มีแสงอาจอยู่ที่ประมาณ 5 megohms ซึ่งอาจลดลงเหลือประมาณ 400 โอห์มเมื่อมีความเข้มของแสง 100 ลักซ์หรือระดับของแสงที่เทียบเท่ากับห้องที่มีแสงสว่างเพียงพอและประมาณ 50 โอห์มเมื่อความเข้มของแสง สูงถึง 8000 ลักซ์ โดยทั่วไปจะได้รับจากแสงแดดจ้าโดยตรง

ลักซ์คือหน่วย SI สำหรับความสว่างที่เกิดจากฟลักซ์ส่องสว่าง 1 ลูเมนกระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิว 1 ตารางเมตร โฟโตเซลล์หรือ LDR ที่ทันสมัยได้รับการจัดอันดับอย่างเพียงพอสำหรับกำลังไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าซึ่งเทียบเท่ากับตัวต้านทานชนิดคงที่ปกติ

ความสามารถในการกระจายกำลังไฟฟ้าสำหรับ LDR มาตรฐานอาจอยู่ที่ประมาณ 50 และ 500 มิลลิวัตต์ซึ่งอาจขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุที่ใช้สำหรับเครื่องตรวจจับ

บางทีสิ่งเดียวที่ไม่ค่อยดีเกี่ยวกับ LDR หรือโฟโตรีซิสเตอร์ก็คือข้อกำหนดการตอบสนองช้าต่อการเปลี่ยนแปลงของแสง โดยทั่วไปแล้วโฟโตเซลล์ที่สร้างด้วยแคดเมียม - ซีเลไนด์จะมีค่าคงที่ของเวลาที่สั้นกว่าโฟโตเซลล์แคดเมียม - ซัลไฟด์ (ประมาณ 10 มิลลิวินาทีในทางตรงกันข้ามกับ 100 มิลลิวินาที)

คุณอาจพบว่าอุปกรณ์เหล่านี้มีค่าความต้านทานต่ำกว่าความไวที่เพิ่มขึ้นและค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงขึ้น

แอปพลิเคชั่นหลักที่ใช้โฟโตเซลล์โดยปกติอยู่ในเครื่องวัดการรับแสงของภาพถ่าย สวิตช์เปิดใช้งานแสงและมืด สำหรับการควบคุม ไฟถนน และสัญญาณกันขโมย ในบางแอปพลิเคชั่นสัญญาณเตือนที่เปิดใช้งานระบบจะสั่งการผ่านการขัดจังหวะของลำแสง

คุณอาจเจอสัญญาณเตือนควันแบบสะท้อนโดยใช้โฟโตเซลล์

วงจรแอปพลิเคชัน LDR

ภาพต่อไปนี้แสดงวงจรการใช้งานโฟโตเซลล์ที่น่าสนใจบางส่วน

รีเลย์เปิดใช้งานแสง

ทรานซิสเตอร์สามารถเป็นสัญญาณขนาดเล็กแบบใดก็ได้เช่น BC547

วงจร LDR ที่ตรงไปตรงมาที่ระบุในรูปด้านบนถูกสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองเมื่อใดก็ตามที่แสงตกบน LDR ที่ติดตั้งไว้ในช่องมืดตามปกติเช่นภายในกล่องหรือตัวเครื่อง

โฟโตเซลล์ R1 และตัวต้านทาน R2 สร้างตัวแบ่งที่เป็นไปได้ที่จะแก้ไขอคติพื้นฐานของ Q1 เมื่ออยู่ในที่มืดตาแมวจะแสดงความต้านทานที่เพิ่มขึ้นทำให้ไม่มีอคติบนฐานของ Q1 เนื่องจาก Q1 และรีเลย์ RY1 ยังคงปิดอยู่

ในกรณีที่ตรวจพบแสงในระดับที่เพียงพอบนโฟโตเซลล์ LDR ระดับความต้านทานจะลดลงอย่างรวดเร็วจนมีขนาดต่ำลง และศักยภาพในการให้น้ำหนักได้รับอนุญาตให้ไปถึงฐานของ Q1 สิ่งนี้จะเปิดรีเลย์ RY1 ซึ่งมีหน้าสัมผัสใช้เพื่อควบคุมวงจรภายนอกหรือโหลด

รีเลย์เปิดใช้งานความมืด

รูปถัดไปแสดงให้เห็นว่าวงจรแรกสามารถเปลี่ยนเป็นวงจรรีเลย์ที่เปิดใช้งานความมืดได้อย่างไร

ในตัวอย่างนี้รีเลย์จะเปิดใช้งานในกรณีที่ไม่มีไฟบน LDR R1 ใช้สำหรับปรับตั้งค่าความไวของวงจร ตัวต้านทาน R2 และโฟโตเซลล์ R3 ทำงานเหมือนตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกของ R2 และ R3 เพิ่มขึ้นเมื่อแสงตกลงบน R3 ซึ่งถูกบัฟเฟอร์โดย ผู้ติดตามตัวปล่อย คำถามที่ 1 เอาต์พุตตัวปล่อยของไดรฟ์ Q1 เครื่องขยายสัญญาณอีซีแอลทั่วไป Q2 ผ่าน R4 และควบคุมรีเลย์ตามลำดับ

เครื่องตรวจจับแสง LDR ที่แม่นยำ

แม้ว่าจะเรียบง่าย แต่วงจร LDR ข้างต้นมีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิโดยรอบ

แผนภาพถัดไปแสดงให้เห็นว่าข้อเสียเปรียบสามารถจัดการได้อย่างไรผ่านวงจรเปิดใช้งานแสงที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งจะทำงานโดยไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าหรืออุณหภูมิ

ในวงจรนี้ LDR R5 หม้อ R6 และตัวต้านทาน R1 และ R2 ได้รับการกำหนดค่าซึ่งกันและกันในรูปแบบของเครือข่ายสะพานวีทสโตน

op amp ICI พร้อมกับทรานซิสเตอร์ Q1 และ รีเลย์ RY1 ทำงาน เหมือนสวิตช์ตรวจจับการทรงตัวที่ไวมาก

จุดสมดุลของสะพานไม่ได้รับผลกระทบโดยไม่คำนึงถึงความแปรผันของแรงดันไฟฟ้าหรืออุณหภูมิบรรยากาศ

ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงค่าสัมพัทธ์ของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายบริดจ์เท่านั้น

ในตัวอย่างนี้ LDR R5 และ pot R6 เป็นแขนข้างหนึ่งของสะพาน Wheatstone R1 และ R2 เป็นแขนที่สองของสะพาน แขนทั้งสองนี้ทำหน้าที่เหมือนตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า แขน R1 / R2 สร้างแรงดันคงที่ 50% ให้กับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp

ตัวแบ่งศักย์ที่เกิดจากหม้อและ LDR จะสร้างแรงดันไฟฟ้าแปรผันตามแสงไปยังอินพุทกลับด้านของออปแอมป์

การตั้งค่าของวงจรหม้อ R6 จะถูกปรับเพื่อให้ศักย์ไฟฟ้าที่จุดต่อของ R5 และ R6 สูงกว่าศักย์ที่พิน 3 เมื่อแสงโดยรอบจำนวนที่ต้องการตกลงบน LDR

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นเอาต์พุตของ op amp จะเปลี่ยนสถานะจากบวกเป็น 0V ทันทีโดยเปิด Q1 และรีเลย์ที่ต่ออยู่ รีเลย์จะเปิดใช้งานและปิดการโหลดซึ่งอาจเป็นหลอดไฟ

วงจร LDR ที่ใช้แอมป์นี้มีความแม่นยำมากและจะตอบสนองแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของแสงเพียงเล็กน้อยซึ่งไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยตามนุษย์

การออกแบบ op amp ข้างต้นสามารถเปลี่ยนเป็นรีเลย์ที่เปิดใช้งานความมืดได้อย่างง่ายดายโดยการสลับการเชื่อมต่อ pin2 และ pin3 หรือโดยการสลับตำแหน่ง R5 และ R6 ดังแสดงด้านล่าง:

การเพิ่มคุณสมบัติ Hysteresis

หากต้องการวงจร LDR นี้สามารถอัพเกรดได้ด้วย คุณลักษณะ hysteresis ดังแสดงในแผนภาพถัดไป ทำได้โดยการแนะนำตัวต้านทานแบบป้อนกลับ R5 ผ่านขาเอาต์พุตและพิน 3 ของ IC

ในการออกแบบนี้รีเลย์จะทำงานตามปกติเมื่อความเข้มของแสงสูงกว่าระดับที่ตั้งไว้ อย่างไรก็ตามเมื่อไฟบน LDR ลดลงและลดลงกว่าค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าไฟจะไม่ปิดรีเลย์เนื่องจาก ผล hysteresis .

รีเลย์จะปิดเฉพาะเมื่อไฟลดลงถึงระดับที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญซึ่งกำหนดโดยค่าของ R5 ค่าที่ต่ำกว่าจะทำให้เกิดการหน่วงเวลา (hysteresis) มากขึ้นและในทางกลับกัน

การรวมคุณสมบัติการเปิดใช้งานแสงและความมืดไว้ในหนึ่งเดียว

การออกแบบนี้เป็นรีเลย์แสง / มืดที่มีความแม่นยำได้รับการออกแบบโดยการรวมวงจรสวิตช์มืดและสว่างที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ โดยทั่วไปแล้วมันคือไฟล์ ตัวเปรียบเทียบหน้าต่าง วงจร.

รีเลย์ RY1 จะเปิดเมื่อระดับแสงบน LDR สูงกว่าค่าหม้ออย่างใดอย่างหนึ่งหรือลดลงต่ำกว่าค่าการตั้งค่าหม้ออื่น ๆ

หม้อ R1 กำหนดระดับการเปิดใช้งานความมืดในขณะที่หม้อ R3 ตั้งค่าขีด จำกัด สำหรับการเปิดใช้งานระดับแสงของรีเลย์ หม้อ R2 ใช้สำหรับปรับแรงดันไฟฟ้าให้กับวงจร

ขั้นตอนการตั้งค่ารวมถึงการปรับหม้อที่ตั้งไว้ล่วงหน้า R2 ตัวแรกเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าประมาณครึ่งหนึ่งถูกนำมาใช้ที่ทางแยก LDR R6 และหม้อ R2 เมื่อ LDR ได้รับแสงที่ระดับความเข้มปกติ

โพเทนชิออมิเตอร์ R1 ได้รับการปรับแต่งในเวลาต่อมาเช่นนั้นรีเลย์ RY1 จะเปิดทันทีที่ LDR ตรวจพบแสงที่ต่ำกว่าระดับความมืดที่ต้องการ

ในทำนองเดียวกันหม้อ R3 สามารถตั้งค่าเพื่อให้รีเลย์ RY1 เปิดอยู่ที่ระดับความสว่างที่ต้องการ

Light Triggered Alarm Circuit

ตอนนี้เรามาดูกันว่า LDR สามารถใช้เป็นวงจรเตือนภัยที่เปิดใช้งานด้วยแสง

กระดิ่งหรือกริ่งเตือนควรเป็นแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งหมายถึงการส่งเสียงโดยมีการเปิด / ปิดซ้ำอย่างต่อเนื่องและได้รับการจัดอันดับให้ทำงานกับกระแสไฟฟ้าน้อยกว่า 2 แอมป์ LDR R3 และตัวต้านทาน R2 สร้างเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

ภายใต้สภาวะแสงน้อยความต้านทานโฟโตเซลล์หรือ LDR จะสูงซึ่งทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ทางแยก R3 และ R2 ไม่เพียงพอที่จะเรียกประตู SCR1 ที่ต่ออยู่

เมื่อแสงตกกระทบสว่างขึ้นความต้านทานของ LDR จะลดลงอยู่ในระดับที่เพียงพอที่จะเรียก SCR ซึ่งจะเปิดและเปิดใช้งานสัญญาณเตือน

ตรงกันข้ามเมื่อมืดลงความต้านทาน LDR จะเพิ่มขึ้นปิด SCR และสัญญาณเตือน

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่า SCR ที่นี่จะปิดเท่านั้นเนื่องจากสัญญาณเตือนเป็นแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งช่วยในการทำลายสลักของ SCR ในกรณีที่ไม่มีกระแสเกตปิด SCR

การเพิ่มการควบคุมความไว

วงจรสัญญาณเตือน SCR LDR ข้างต้นค่อนข้างหยาบและมีความไวต่ำมากและยังขาดการควบคุมความไว รูปถัดไปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าสามารถปรับปรุงการออกแบบด้วยคุณสมบัติที่กล่าวถึงได้อย่างไร

ที่นี่ตัวต้านทานคงที่ในแผนภาพก่อนหน้าจะถูกแทนที่ด้วย pot R6 และขั้นตอนบัฟเฟอร์ BJT ที่แนะนำผ่าน Q1 ระหว่างเกตของ SCR และเอาต์พุต LDR

นอกจากนี้เรายังเห็นการกดเพื่อปิดสวิตช์ A1 และ R4 ขนานกับกระดิ่งหรืออุปกรณ์เตือนภัย ขั้นตอนนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถแปลงระบบเป็นสัญญาณเตือนแบบล็อคได้โดยไม่คำนึงถึงลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของอุปกรณ์กระดิ่ง

ตัวต้านทาน R4 ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแม้ในขณะที่ระฆังดังด้วยเสียงที่ขัดจังหวะตัวเองกระแสแอโนดที่ล็อคจะไม่หยุดพักและ SCR จะยังคงล็อคเมื่อถูกกระตุ้น

S1 ใช้เพื่อทำลายสลักด้วยตนเองและปิด SCR และสัญญาณเตือน

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแจ้งเตือนการเปิดใช้งานไฟ SCR ที่อธิบายไว้ข้างต้นด้วยความแม่นยำที่ดีขึ้นสามารถเพิ่มทริกเกอร์ตามแอมป์ op ได้ดังที่แสดงด้านล่าง การทำงานของวงจรคล้ายกับการออกแบบที่เปิดใช้งานไฟ LDR ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้

วงจรสัญญาณเตือน LDR พร้อมเอาต์พุตโทนพัลซิ่ง

นี่เป็นอีกหนึ่งวงจรเตือนภัยที่เปิดใช้งานในความมืดที่มีเครื่องกำเนิดพัลส์ 800 Hz พลังงานต่ำในตัวสำหรับขับลำโพง

ประตู NOR สองประตู IC1-c และ ICI-d ได้รับการกำหนดค่าให้เป็นมัลติไวเบรเตอร์แบบแอสเทเบิลสำหรับสร้างความถี่ 800 เฮิรตซ์ ความถี่นี้ถูกป้อนเข้าไปในลำโพงผ่านเครื่องขยายสัญญาณขนาดเล็กโดยใช้ BJT Q1

ขั้นตอนประตู NOR ด้านบนจะเปิดใช้งานตราบเท่าที่เอาต์พุตของ IC 1-b เหลือน้อยหรือ 0V อีกสองประตู NOR IC 1-a และ IC1-b มีการเชื่อมต่อในลักษณะเดียวกันกับเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบแอสเทเบิลสำหรับการผลิตเอาต์พุตพัลส์ 6 Hz และจะเปิดใช้งานก็ต่อเมื่อดึงขาเกต 1 ต่ำหรือที่ 0V เท่านั้น

Pin1 สามารถมองเห็นได้ด้วยจุดเชื่อมต่อตัวแบ่งที่เป็นไปได้ที่สร้างขึ้นโดย LDR R4 และ pot R5

การทำงานในลักษณะนี้: เมื่อไฟบน LDR สว่างเพียงพอศักยภาพในการเชื่อมต่อจะสูงซึ่งทำให้มัลติไวเบรเตอร์แบบแอสเทเบิ้ลทั้งสองถูกปิดใช้งานซึ่งหมายความว่าไม่มีเสียงออกจากลำโพง

อย่างไรก็ตามเมื่อระดับแสงลดลงต่ำกว่าระดับที่ตั้งไว้จุดเชื่อมต่อ R4 / R5 จะลดลงอย่างเพียงพอซึ่งจะเปิดใช้งานแอสเทเบิ้ล 6 Hz ตอนนี้ astable เริ่ม gating หรือเปลี่ยน 800 Hz astable ที่อัตรา 6 Hz ส่งผลให้เสียงของลำโพงมัลติเพล็กซ์ 800 เฮิร์ตซ์พัลส์ที่ 6 เฮิร์ตซ์

หากต้องการเพิ่มอุปกรณ์ล็อคในการออกแบบข้างต้นเพียงเพิ่มสวิตช์ S1 และตัวต้านทาน R1 ตามที่ระบุด้านล่าง:

เพื่อให้ได้เสียงที่ดังและเพิ่มขึ้นจากลำโพงคุณสามารถอัพเกรดวงจรเดียวกันด้วยขั้นตอนทรานซิสเตอร์เอาท์พุตที่ปรับปรุงแล้วดังที่แสดงด้านล่าง:

ในการสนทนาก่อนหน้านี้เราได้เรียนรู้วิธีใช้ op amp เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการตรวจจับแสง LDR สามารถใช้เช่นเดียวกันกับการออกแบบข้างต้นเพื่อสร้างวงจรตรวจจับแสงพัลส์โทนที่มีความแม่นยำสูง

LDR วงจรสัญญาณกันขโมย

วงจรสัญญาณกันขโมยไฟ LDR หยุดชะงักอย่างง่ายสามารถดูได้ด้านล่าง

โดยปกติโฟโตเซลล์หรือ LDR จะรับแสงตามจำนวนที่ต้องการผ่านแหล่งกำเนิดลำแสงที่ติดตั้งไว้ ซึ่งอาจมาจากไฟล์ ลำแสงเลเซอร์ แหล่งที่มาด้วย

สิ่งนี้ทำให้ความต้านทานต่ำและยังก่อให้เกิดศักยภาพต่ำไม่เพียงพอที่จุดเชื่อมต่อหม้อ R4 และตาแมว R5 ด้วยเหตุนี้ SCR พร้อมกับกระดิ่งจึงถูกปิดใช้งาน

อย่างไรก็ตามในกรณีที่ลำแสงถูกขัดจังหวะทำให้ความต้านทานของ LDR เพิ่มขึ้นซึ่งจะเพิ่มศักยภาพการเชื่อมต่อของ R4 และ R5 อย่างมีนัยสำคัญ

สิ่งนี้จะทริกเกอร์การเปิด SCR1 ในทันทีที่กระดิ่งปลุก ตัวต้านทาน R3 ในซีรีส์พร้อมสวิตช์ S1 ถูกนำมาใช้เพื่อเปิดใช้งานการล็อคการเตือนแบบถาวร

สรุปข้อมูลจำเพาะของ LDR

LDR (Light Dependent Resistors) มีชื่อเรียกแตกต่างกันหลายชื่อซึ่งรวมถึงชื่อต่างๆเช่นโฟโตรีซิสเตอร์โฟโตเซลล์เซลล์โฟโตคอนดักเตอร์และโฟโตคอนดักเตอร์

โดยปกติคำที่แพร่หลายและนิยมใช้มากที่สุดในคำแนะนำและเอกสารข้อมูลคือชื่อ 'ตาแมว'

มีการใช้งานที่หลากหลายซึ่งสามารถใช้ LDR หรือโฟโตรีซิสเตอร์ได้เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มีคุณสมบัติไวต่อแสงและยังมีราคาต่ำอีกด้วย

ดังนั้น LDR จึงยังคงได้รับความนิยมเป็นระยะเวลานานและใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นเช่นเครื่องวัดแสงถ่ายภาพเครื่องกันขโมยและเครื่องตรวจจับควันในโคมไฟถนนเพื่อควบคุมแสงเครื่องตรวจจับเปลวไฟและเครื่องอ่านการ์ด

คำทั่วไปของ 'โฟโตเซลล์' ใช้สำหรับตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสงในวรรณกรรมทั่วไป

การค้นพบ LDR

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น LDR ยังคงเป็นที่ชื่นชอบในหมู่โฟโตเซลล์มาเป็นเวลานาน โฟโตรีซิสเตอร์ในรูปแบบแรก ๆ ได้รับการผลิตและนำเข้าสู่ตลาดในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้า

สิ่งนี้ผลิตขึ้นจากการค้นพบ 'การนำไฟฟ้าของซีลีเนียม' ในปี พ.ศ. 2416 โดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อสมิ ธ

มีการผลิตอุปกรณ์โฟโตคอนดัคทีฟที่หลากหลายตั้งแต่นั้นมา ความก้าวหน้าที่สำคัญในสาขานี้เกิดขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปี 1920 โดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง T.W. กรณีที่ทำงานเกี่ยวกับปรากฏการณ์ของการนำแสงและกระดาษของเขา“ Thalofide Cell - เซลล์โฟโตอิเล็กทริกใหม่” ได้รับการตีพิมพ์ในปี 2463

ในช่วงสองทศวรรษข้างหน้าในทศวรรษที่ 1940 และ 1930 มีการศึกษาสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเพื่อพัฒนาโฟโตเซลล์ซึ่งรวมถึง PbTe, PbS และ PbSe ยิ่งไปกว่านั้นในปีพ. ศ. 2495 โฟโตคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นรุ่นเซมิคอนดักเตอร์ของอุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดย Simmons และ Rollin โดยใช้เจอร์เมเนียมและซิลิกอน

สัญลักษณ์ของตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง

สัญลักษณ์วงจรที่ใช้สำหรับโฟโตรีซิสเตอร์หรือตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงคือการรวมกันของตัวต้านทานที่เคลื่อนไหวเพื่อบ่งชี้ว่าโฟโตรีซิสเตอร์มีความไวต่อแสงโดยธรรมชาติ

สัญลักษณ์พื้นฐานของตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงประกอบด้วยรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของการทำงานของตัวต้านทานของ LDR นอกจากนี้สัญลักษณ์ยังประกอบด้วยลูกศรสองลูกในทิศทางขาเข้า

สัญลักษณ์เดียวกันนี้ใช้เพื่อเป็นสัญลักษณ์ของความไวต่อแสงในโฟโตทรานซิสเตอร์และโฟโตไดโอด

สัญลักษณ์ของ 'ตัวต้านทานและลูกศร' ตามที่อธิบายไว้ข้างต้นถูกใช้โดยตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสงในการใช้งานส่วนใหญ่

แต่มีบางกรณีที่สัญลักษณ์ที่ใช้โดยตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงแสดงถึงตัวต้านทานที่ห่อหุ้มอยู่ภายในวงกลม สิ่งนี้เห็นได้ชัดในกรณีที่วาดแผนภาพวงจร

แต่สัญลักษณ์ที่ไม่มีวงกลมรอบตัวต้านทานเป็นสัญลักษณ์ทั่วไปที่โฟโตรีซิสเตอร์ใช้

ข้อกำหนดทางเทคนิค

พื้นผิวของ LDR ถูกสร้างขึ้นด้วยเซลล์โฟโตคอนดักเตอร์แคดเมียมซัลไฟด์ (cds) สองเซลล์ที่มีการตอบสนองทางสเปกตรัมเทียบเท่ากับดวงตาของมนุษย์ ความต้านทานของเซลล์ลดลงเป็นเชิงเส้นเนื่องจากความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นบนพื้นผิว

โฟโตคอนดักเตอร์ซึ่งวางอยู่ระหว่างหน้าสัมผัสทั้งสองถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลักที่ตอบสนองโดยโฟโตเซลล์หรือโฟโตรีซิสเตอร์ ความต้านทานของโฟโตรีซิสเตอร์เกิดการเปลี่ยนแปลง เมื่อมีการเปิดรับแสงของโฟโตรีซิสเตอร์กับแสง

การนำแสง: ตัวพาอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นเมื่อวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ของโฟโตคอนดักเตอร์ที่ใช้ดูดซับโฟตอนและส่งผลให้กลไกที่ทำงานอยู่เบื้องหลังตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง

แม้ว่าคุณอาจพบว่าวัสดุที่ใช้โดยโฟโตรีซิสเตอร์แตกต่างกัน แต่ส่วนใหญ่เป็นสารกึ่งตัวนำทั้งหมด

เมื่อใช้ในรูปแบบของโฟโตรีซิสเตอร์วัสดุเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบตัวต้านทานเฉพาะในกรณีที่ไม่มีทางแยก PN สิ่งนี้ส่งผลให้อุปกรณ์กลายเป็นแบบพาสซีฟโดยสิ้นเชิง

โฟโตรีซิสเตอร์หรือโฟโตคอนดักเตอร์โดยทั่วไปมีสองประเภท:

Photoresistor ที่แท้จริง: วัสดุโฟโตคอนดัคทีฟซึ่งใช้โดยโฟโตรีซิสเตอร์ชนิดเฉพาะช่วยให้ผู้ให้บริการประจุรู้สึกตื่นเต้นและกระโดดไปยังแถบการนำไฟฟ้าจากพันธะวาเลนซ์เริ่มต้นตามลำดับ

Photoresistor ภายนอก: วัสดุโฟโตคอนดัคทีฟซึ่งใช้โดยโฟโตรีซิสเตอร์ชนิดเฉพาะช่วยให้ผู้ให้บริการประจุรู้สึกตื่นเต้นและกระโดดไปยังแถบการนำไฟฟ้าจากพันธะวาเลนซ์เริ่มต้นหรือสิ่งเจือปนตามลำดับ

กระบวนการนี้ต้องใช้สารเจือปนที่ไม่เป็นไอออนซึ่งอยู่ในระดับตื้นและจำเป็นต้องเกิดขึ้นเมื่อมีแสง

การออกแบบโฟโตเซลล์หรือโฟโตรีซิสเตอร์ภายนอกนั้นทำโดยเฉพาะโดยพิจารณาจากการแผ่รังสีความยาวคลื่นยาวเช่นการแผ่รังสีอินฟาเรดในกรณีส่วนใหญ่

แต่การออกแบบยังคำนึงถึงความจริงที่ว่าต้องหลีกเลี่ยงการสร้างความร้อนทุกประเภทเนื่องจากต้องใช้งานในอุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำมาก

โครงสร้างพื้นฐานของ LDR

จำนวนวิธีการทางธรรมชาติที่สังเกตได้ทั่วไปสำหรับการผลิตโฟโตรีซิสเตอร์หรือตัวต้านทานแบบขึ้นอยู่กับแสงนั้นมีจำนวนน้อยมาก

วัสดุต้านทานที่ไวต่อแสงถูกใช้โดยตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงเพื่อให้ได้รับแสงอย่างต่อเนื่อง ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นมีส่วนเฉพาะที่ประมวลผลโดยวัสดุต้านทานที่ไวต่อแสงซึ่งจำเป็นต้องสัมผัสกับปลายทั้งสองหรือด้านใดด้านหนึ่งของขั้วต่อ

ชั้นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการใช้งานในธรรมชาติถูกนำมาใช้ในโครงสร้างทั่วไปของโฟโตรีซิสเตอร์หรือตัวต้านทานแบบขึ้นอยู่กับแสงและพื้นผิวฉนวนจะถูกใช้เพิ่มเติมเพื่อฝากชั้นเซมิคอนดักเตอร์

เพื่อให้ชั้นเซมิคอนดักเตอร์มีค่าการนำไฟฟ้าในระดับที่ต้องการอดีตจะถูกเจือเบา ๆ หลังจากนั้นเทอร์มินัลจะเชื่อมต่ออย่างเหมาะสมทั่วทั้งสองปลาย

ประเด็นสำคัญประการหนึ่งในโครงสร้างพื้นฐานของตัวต้านทานแบบขึ้นกับแสงหรือโฟโตเซลล์คือความต้านทานของวัสดุ

พื้นที่สัมผัสของวัสดุต้านทานจะถูกย่อให้เล็กที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าเมื่ออุปกรณ์สัมผัสกับแสงจะได้รับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้บรรลุสถานะนี้จะต้องมั่นใจว่าพื้นที่โดยรอบของหน้าสัมผัสถูกเจืออย่างมากซึ่งส่งผลให้ความต้านทานลดลงในพื้นที่ที่กำหนด

รูปร่างของพื้นที่โดยรอบของหน้าสัมผัสได้รับการออกแบบให้ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบอินเตอร์ดิจิตัลหรือรูปแบบซิกแซก

สิ่งนี้ช่วยให้สามารถขยายพื้นที่สัมผัสได้สูงสุดพร้อมกับการลดระดับของความต้านทานปลอมซึ่งจะส่งผลให้การขยายเพิ่มขึ้นโดยการหดระยะห่างระหว่างหน้าสัมผัสทั้งสองของโฟโตรีซิสเตอร์และทำให้มีขนาดเล็ก

นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่การใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นเซมิคอนดักเตอร์โพลีคาร์บอเนตที่วางทับบนพื้นผิว หนึ่งในวัสดุพิมพ์ที่สามารถใช้สำหรับสิ่งนี้คือเซรามิก สิ่งนี้ช่วยให้ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสงมีต้นทุนต่ำ

สถานที่ใช้โฟโตเรซิสเตอร์

จุดที่น่าสนใจที่สุดของตัวต้านทานแบบขึ้นกับแสงหรือโฟโตรีซิสเตอร์คือมีต้นทุนต่ำจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย

นอกจากนี้คุณสมบัติที่ทนทานและโครงสร้างที่เรียบง่ายยังให้ข้อได้เปรียบ

แม้ว่าโฟโตรีซิสเตอร์จะไม่มีคุณสมบัติต่างๆที่พบในโฟโตทรานซิสเตอร์และโฟโตไดโอด แต่ก็ยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

ดังนั้น LDR จึงถูกนำมาใช้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานในการใช้งานที่หลากหลายเช่นมาตรวัดแสงถ่ายภาพเครื่องตรวจจับกันขโมยและเครื่องตรวจจับควันในโคมไฟถนนเพื่อควบคุมไฟเครื่องตรวจจับเปลวไฟและเครื่องอ่านการ์ด

ปัจจัยที่กำหนดคุณสมบัติของโฟโตรีซิสเตอร์คือชนิดของวัสดุที่ใช้ดังนั้นคุณสมบัติจึงแตกต่างกันไป วัสดุบางชนิดที่ใช้โดยโฟโตรีซิสเตอร์มีค่าคงที่เป็นเวลานานมาก

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ชนิดของโฟโตรีซิสเตอร์ถูกเลือกอย่างระมัดระวังสำหรับการใช้งานหรือวงจรเฉพาะ

ห่อ

ตัวต้านทานขึ้นอยู่กับแสงหรือ LDR เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ตรวจจับที่มีประโยชน์มากซึ่งสามารถใช้งานได้หลายวิธีในการประมวลผลความเข้มของแสง อุปกรณ์มีราคาถูกกว่าเมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์วัดแสงอื่น ๆ แต่ก็สามารถให้บริการที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

วงจร LDR ที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนซึ่งอธิบายถึงโหมดพื้นฐานของการใช้ LDR ในวงจรที่ใช้งานได้จริง ข้อมูลที่กล่าวถึงสามารถศึกษาและปรับแต่งได้หลายวิธีสำหรับแอปพลิเคชันที่น่าสนใจมากมาย มีคำถามหรือไม่? อย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นผ่านช่องแสดงความคิดเห็น