Nói chung, việc điều khiển đèn và thiết bị gia dụng được thực hiện và bảo trì thủ công nhiều lần. Để khắc phục vấn đề này, chúng ta có thể sử dụng mạch điện trở phụ thuộc vào ánh sáng để điều khiển tải theo cường độ ánh sáng. Bài viết này cung cấp tổng quan về LDR, hoặc mạch điện trở, phụ thuộc vào ánh sáng và chức năng.

Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng là gì?

Các linh kiện điện tử như LDR hoặc điện trở phụ thuộc vào ánh sáng phản ứng với ánh sáng. Khi tia sáng rơi xuống, điện trở thay đổi ngay lập tức. Giá trị điện trở của LDR có thể thay đổi theo nhiều bậc độ lớn. Giá trị điện trở giảm khi mức độ ánh sáng tăng lên.

Giá trị điện trở của LDR trong bóng tối là vài megaohms, trong khi trong điều kiện ánh sáng chói, nó giảm xuống còn một trăm ohms. Do đó, các điện trở này được sử dụng nhiều trong các ứng dụng khác nhau. Độ nhạy của LDR cũng thay đổi theo bước sóng của ánh sáng tới.

Các thiết kế LDR có thể đạt được bằng cách sử dụng vật liệu bán dẫn để cung cấp các đặc tính nhạy cảm với ánh sáng. Vật liệu nổi tiếng được sử dụng trong điện trở này là CdS (Cadmium Sulfide), mặc dù việc sử dụng vật liệu này hiện đang bị hạn chế ở các nước châu Âu do một số vấn đề môi trường khi sử dụng vật liệu này. Tương tự, CdSe (cadmium selenide) cũng bị hạn chế và hầu hết các vật liệu bổ sung có thể được sử dụng là PbS (chì sunfua), InS (indium antimonide).

Mặc dù đối với các điện trở này, vật liệu bán dẫn được sử dụng, vì chúng chỉ là thiết bị thụ động và không có mối nối PN, điều này được cách ly với các LDR khác như bóng bán dẫn quang và điốt quang.

Biểu tượng LDR

Trong các mạch điện tử, ký hiệu LDR được sử dụng, phần lớn dựa trên ký hiệu điện trở. Tuy nhiên, nó hiển thị các tia sáng dưới dạng mũi tên. Bằng cách này, nó tuân theo nguyên tắc tương tự được sử dụng cho các ký hiệu của mạch bóng bán dẫn quang và điốt quang, bất cứ nơi nào các mũi tên được sử dụng để biểu thị ánh sáng chiếu vào loại thành phần này. Biểu tượng mạch LDR được hiển thị bên dưới.

Tạo LDR

Cấu trúc của LDR bao gồm các vật liệu nhạy cảm với ánh sáng được đặt trên bề mặt cách nhiệt, chẳng hạn như gốm sứ. Khu vực ngoằn ngoèo ngăn cách khu vực đặt kim loại thành hai phần.

Nơi tiếp xúc ohmic được thực hiện ở phía bên của khu vực. Điện trở của các tiếp điểm phải càng nhỏ càng tốt để đảm bảo rằng hầu hết các điện trở chỉ thay đổi do hiệu ứng ánh sáng. Tránh sử dụng vật liệu chì và cadmium vì chúng có hại cho môi trường.

Nguyên lý hoạt động của điện trở dựa trên ánh sáng.

Nguyên lý hoạt động của LDR là dẫn ánh sáng, không gì khác ngoài một hiện tượng quang học. Khi ánh sáng được vật liệu hấp thụ, độ dẫn điện của vật liệu tăng lên. Khi ánh sáng chiếu vào LDR, các electron trong dải hóa trị của vật liệu háo hức có dải dẫn điện, nhưng các photon trong ánh sáng tới phải có năng lượng vượt trội hơn dải của vật liệu để các electron nhảy từ dải này sang dải khác (độ dẫn điện).

Do đó, khi ánh sáng có đủ năng lượng, một số lượng lớn electron bị kích thích đến dải dẫn điện, ghi điểm trong một số lượng lớn các hạt mang điện tích. Khi tác động của quá trình này và dòng điện bắt đầu chạy nhiều hơn, điện trở của thiết bị sẽ giảm.

Mạch điện trở phụ thuộc vào ánh sáng.

Mạch của LDR là một mạch điện tử được xây dựng với LDR, rơ le, cặp Darlington, diode và điện trở được hiển thị trong sơ đồ mạch bên dưới. Điện áp được đưa ra cho tải.

Điện áp DC cần thiết của mạch LDR được cung cấp bởi bộ chỉnh lưu cầu hoặc pin. Bộ chỉnh lưu cầu sử dụng máy biến áp bước xuống để giảm điện áp từ 230v xuống 12v, diode kết nối ở dạng cầu được sử dụng để thay đổi điện áp xoay chiều thành DC, bộ điều chỉnh điện áp được sử dụng để thay đổi 12v DC-6v DC, sau đó điện áp DC này được truyền đến toàn bộ mạch. Nguồn điện xoay chiều 230v cho cả bộ chỉnh lưu cầu và tải phải được duy trì liên tục để mạch cảm biến ánh sáng hoạt động liên tục.

Vào buổi sáng, cảm biến này có trở kháng thấp khoảng 100Ω, do đó nguồn điện chạy qua LDR và nối đất qua điện trở và điện trở biến thiên, như thể hiện trong mạch cảm biến ánh sáng ở trên. Điều này là do điện trở được cung cấp bởi các điện trở phụ thuộc vào ánh sáng trong ánh sáng ban ngày hoặc khi ánh sáng rơi xuống. LDR nhỏ hơn so với điện trở của phần còn lại của mạch cảm biến. Chúng tôi cảnh giác với nguyên lý của dòng điện, rằng dòng điện sẽ luôn chạy theo đường đi của điện trở thấp.

Do đó, cuộn dây rơ le không nhận đủ nguồn cung cấp để gia cố nó. Do đó, ngọn lửa tắt vào ban ngày. Tương tự, Vào ban đêm, điện trở của LDR tăng lên giá trị cao (20MΩ), do điện trở của điện trở cao nên dòng điện thấp hoặc gần như bằng không. Bây giờ dòng điện chạy qua làn điện trở thấp, làm tăng điện áp cơ bản của cặp Darlington lên hơn 1.4V, khi bóng bán dẫn cặp Darlington được kích hoạt, cuộn dây rơle sẽ được cung cấp đủ để nhận điện, và do đó đèn sẽ chuyển đổi vào ban đêm.

Phụ thuộc tần số LDR

Độ nhạy của LDR thay đổi tùy thuộc vào bước sóng ánh sáng ảnh hưởng đến vùng phản hồi của thiết bị. Hiệu ứng này đáng chú ý và được tìm thấy khi bước sóng ánh sáng nằm ngoài phạm vi quy định, không có hiệu ứng đáng chú ý nào xảy ra. Các thiết bị làm bằng vật liệu khác nhau phản ứng với bước sóng ánh sáng theo một cách khác nhau. Điều này có nghĩa là các thành phần có thể được áp dụng cho nhiều ứng dụng.

Người ta cũng phát hiện ra rằng các điện trở ngoại sinh có nhiều khả năng phản ứng với bước sóng ánh sáng và có thể được sử dụng trong tia hồng ngoại, nhưng khi làm việc với IR, người ta nên cẩn thận để tránh tích tụ nhiệt do tác động nhiệt của bức xạ.

Độ trễ của điện trở phụ thuộc vào ánh sáng.

Độ trễ rất quan trọng liên quan đến LDR, đề cập đến thời gian cần thiết để phản hồi với các thành phần cho bất kỳ thay đổi nào, vì vậy tính năng này đặc biệt quan trọng đối với thiết kế mạch. Phải mất thời gian nhìn thấy của bất kỳ thay đổi nào trong mức phơi sáng trước khi LDR đạt đến giá trị cuối cùng cho mức ánh sáng mới. Vì lý do này, điện trở phụ thuộc vào ánh sáng không phải là lựa chọn tốt hơn bất cứ khi nào có sự thay đổi khá nhanh về độ phơi sáng. Khi sự thay đổi ánh sáng xảy ra trong một khoảng thời gian, nó là quá đủ.

Tốc độ phục hồi của kháng cự không là gì ngoài tốc độ thay đổi kháng cự. LDR thường phản ứng trong vài chục mili giây khi tiếp xúc với ánh sáng sau khi bóng tối hoàn toàn, tuy nhiên, một khi ánh sáng bị loại bỏ, có thể mất đến một giây. trong bảng dữ liệu của các thành phần. Thông số kỹ thuật LDR thường được gọi là điện trở tối sau một thời gian nhất định, chẳng hạn như giây. Các giá trị được trích dẫn thường xuyên là một trong 1 giây và giá trị còn lại trong 5 giây.

Thông số kỹ thuật của điện trở phụ thuộc vào ánh sáng.

Hầu hết các thông số kỹ thuật LDR bao gồm tiêu tán công suất tối đa, điện áp hoạt động tối đa, bước sóng tối đa, điện trở tối. Giá trị của các thông số kỹ thuật này được đề cập dưới đây.

• Công suất tiêu tán tối đa là 200mW.
• Vol tối đatage ở 0 lux là 200V.
• Bước sóng tối đa là 600nm.
• Điện trở tối thiểu ở 10lux là 1.8kΩ.
• Điện trở tối đa ở 10lux là 4.5kΩ.
• Điện trở điển hình ở 100lux là 0,7kΩ.
• Khả năng chống bóng tối sau 1 giây là 0,03MΩ.
• Khả năng chống bóng tối sau 5 giây là 0,25MΩ.

Đặc điểm của LDR

Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng phản ứng rất nhiều với ánh sáng. Khi ánh sáng tăng cường, điện trở giảm. Giá trị kháng của LDR giảm đáng kể xuống dưới 1K.

Khi ánh sáng giảm trong LDR, điện trở giảm, và khi điện trở được đặt ở nơi tối, điện trở tăng lên, được gọi là điện trở tối. Nếu bất kỳ thiết bị nào hấp thụ ánh sáng, điện trở sẽ giảm đáng kể. Nếu đạt được điện áp ổn định, cường độ ánh sáng sẽ tăng lên và dòng điện sẽ bắt đầu tăng. Do đó, sơ đồ sau đây minh họa các đặc điểm giữa điện trở và độ chiếu sáng đối với một LDR cụ thể.

LDR không phải là thiết bị tuyến tính và độ nhạy của chúng thay đổi tùy thuộc vào bước sóng của ánh sáng mà chúng chiếu vào. Một số tế bào quang điện hoàn toàn không nhạy cảm với một dải bước sóng cụ thể, vì chúng phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng.

Khi các tia sáng chiếu vào tế bào quang điện, điện trở thay đổi từ 8 ms đến 12, trong khi phải mất thêm vài giây để tăng điện trở trở lại giá trị mặc định một lần nữa khi ánh sáng bị loại bỏ. Do đó, đây được gọi là tỷ lệ phục hồi điện trở. Trong máy nén âm thanh Tính năng này có sẵn.

Ngoài ra, các điện trở này có phản ứng thấp với bóng bán dẫn quang và điốt quang. Điốt quang là thiết bị bán dẫn tiếp giáp PN, được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, trong khi tế bào quang điện là thiết bị thụ động và không có điểm nối PN, nhưng nó được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, nhưng không phải vậy.

Các loại LDR

Việc phân loại LDR có thể được thực hiện theo độ tuyến tính hoặc vật liệu cảm quang. Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong khi thiết kế LDR chủ yếu là cadmium sulfua. Thallium sulfua, cadmium selen và chì sunfua.

• LDR được tạo ra bằng hóa học cadmium sulfide này phản ứng với tất cả các loại tia sáng có thể nhận thấy trong quang phổ của con người.
• LDR làm từ hóa chất chì sunfat đặc biệt phản ứng với bức xạ hồng ngoại.

Các phân loại LDR phổ biến nhất là tuyến tính và phi tuyến tính.

• Loại lót LDR được gọi là điốt quang, tuy nhiên, trong một số lĩnh vực ứng dụng, nó được sử dụng như một điện trở quang do hiệu suất tuyến tính mà chúng cung cấp và chức năng của chúng.
• LDR phi tuyến tính thường được sử dụng, nhưng hành vi của chúng không phụ thuộc vào phân cực kết hợp.

Ưu điểm của LDR

Những ưu điểm của LDR bao gồm những điều sau đây.

• Độ nhạy cao
• Thiết bị đơn giản và nhỏ
• Dễ sử dụng
• Giá cả phải chăng.
• Không có khả năng kết hợp.
• Tỷ lệ kháng sáng-tối cao
• Kết nối rất dễ dàng.

Nhược điểm của LDR

Những nhược điểm của LDR bao gồm những điều sau đây.

• Đáp ứng phổ hẹp
• Hiệu ứng trễ
• Ổn định nhiệt độ thấp cho vật liệu tốt nhất
• Trong vật liệu ổn định, nó phản ứng rất chậm.
• Việc sử dụng LDR bị hạn chế khi tín hiệu ánh sáng thay đổi rất nhanh.
• Nó không phải là một thiết bị phản hồi nhanh.
• Cung cấp kết quả không chính xác khi nhiệt độ hoạt động thay đổi.

Ứng dụng LDR

Điện trở phụ thuộc vào ánh sáng là một thiết bị đơn giản và chi phí thấp. Các thiết bị này được sử dụng trong trường hợp cần cảm nhận sự hiện diện và không có ánh sáng là cần thiết. Các điện trở này được sử dụng làm cảm biến ánh sáng và hầu hết các ứng dụng LDR bao gồm đồng hồ báo thức, đèn đường, máy đo cường độ ánh sáng, mạch báo trộm. Để hiểu rõ hơn về khái niệm này, chúng tôi đã mô tả một dự án: Tiết kiệm năng lượng của đèn đường được kiểm soát cường độ bằng LDR

Tiết kiệm năng lượng của đèn đường được kiểm soát cường độ bằng LDR

Hiện nay, có thể chiếu sáng đường cao tốc bằng cách sử dụng đèn HID, nhưng mức tiêu thụ năng lượng của các đèn này cao và không có cơ chế cụ thể để bật/tắt đèn từ bình minh đến mặt trời lặn. Để khắc phục vấn đề này, đây là một số cách khác để sử dụng đèn LED, chẳng hạn như tiết kiệm năng lượng của đèn đường được kiểm soát cường độ bằng LDR.

Hệ thống được đề xuất được tạo ra để khắc phục nhược điểm của đèn HID hiện tại. Hệ thống được đề xuất sẽ xác định việc sử dụng điốt phát sáng làm nguồn sáng và điều khiển cường độ có thể điều chỉnh theo yêu cầu. Những đèn này sử dụng ít năng lượng hơn, cũng như tuổi thọ của những đèn này, nhiều hơn so với bóng đèn HID thông thường.

Đặc điểm quan trọng nhất của sơ đồ này là có thể kiểm soát cường độ ánh sáng khi cần thiết vào ban đêm, điều này không thể thực hiện được trong đèn. HID LDR được sử dụng để phát hiện ánh sáng và điện trở của LDR giảm đáng kể với ánh sáng ban ngày, tạo thành tín hiệu i / p đến bộ điều khiển.

Nhiều đèn LED đã được sử dụng để tạo ra đèn đường và các bộ vi điều khiển được sử dụng trong dự án được lập trình sẵn với các hướng dẫn kiểm soát cường độ ánh sáng dựa trên tín hiệu điều chế độ rộng xung được tạo ra. Cường độ ánh sáng cao vào ban đêm, và do giao thông trên đường nên nó có xu hướng giảm vào giờ cao điểm. Cuối cùng, đèn LED tắt vào buổi sáng lúc 6 giờ chiều và tiếp tục vào lúc 6 giờ chiều vào buổi tối.

Ngoài ra, Dự án này cũng có thể được phát triển bằng cách trộn nó với các tấm pin mặt trời, sẽ chuyển đổi cường độ ánh sáng mặt trời thành điện áp tương đương. và sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng cho đường cao tốc.

Vì vậy, đây là tất cả về nguyên lý hoạt động của điện trở phụ thuộc vào ánh sáng, sơ đồ mạch và ứng dụng, và là một loại điện trở quang.