آموزش الکترونیک

سنسور LDR چیست؟ انواع فتوسل (مقاومت نوری LDR)

مقاومت نوری (LDR) ابزاری است که مقاومت آن تابعی از تابش الکترومغناطیسی تصادفی است. از این رو، آن ها دستگاه های حساس به نور هستند. آن ها همچنین به عنوان رسانا های نوری، سلول های رسانای نوری یا بطور ساده تر سلول های نوری نامیده می شوند. LDR مخفف Light Dependent Resistor یا همان مقاومت حساس به نور است.

آن ها از مواد نیمه هادی ساخته شده اند که مقاومت الکتریکی بالایی دارند. علامت های مختلفی برای نشان دادن مقاومت نوری یا LDR وجود دارد، یک نماد رایج در شکل زیر نشان داده شده است. فلش نشان دهنده سقوط نور بر روی آن است.

نماد LDR در مدار
نماد LDR در مدار

طرز کار LDR

بنابراین مقاومت نوری (LDR) دقیقاً چگونه کار می کند؟ مقاومت های نوری بر اساس اصل رسانایی نوری کار می کنند. رسانایی نوری یک پدیده نوری است که در آن هدایت ماده هنگام جذب نور توسط ماده افزایش می یابد.

هنگامی که نور در حال سقوط است، یعنی زمانی که فوتون ها بر روی دستگاه سقوط می کنند، الکترون ها در نوار ظرفیت مواد نیمه هادی به سمت نوار هدایت تحریک می شوند. این فوتون ها در نور تصادفی باید انرژی بیشتری نسبت به نوار شکاف مواد نیمه هادی داشته باشند تا الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار هدایت بپرند.

قسمت های مختلف یک فتوسل
قسمت های مختلف یک فتوسل

از این رو وقتی نور با انرژی کافی به دستگاه برخورد می کند، الکترون های بیشتری از نوار هدایت تحریک می شوند که منجر به افزایش تعداد حامل بار می شود. نتیجه این فرایند بیشتر بوده و وقتی که مدار بسته می شود جریان بیشتری شروع به جاری شدن در دستگاه می کند و از این رو گفته می شود که مقاومت دستگاه کاهش یافته است. این رایج ترین اصل کار LDR است.

به صورت خلاصه:

LDR (مقاومت وابسته به نور) که به عنوان مقاومت نوری نیز شناخته می شود، نوعی مقاومت است که مقاومت آن با میزان نوری که بر روی آن می افتد متفاوت است. هنگامی که شدت نور افزایش می یابد، مقاومت LDR کاهش می یابد و زمانی که شدت نور کاهش می یابد، مقاومت افزایش می یابد. این ویژگی باعث می شود که LDR ها در کاربردهای مختلفی که نیاز به سنجش نور است، مفید باشند.

در اینجا برخی از کاربردهای رایج LDR ها آورده شده است:

  • روشنایی خودکار خیابان: از LDR ها برای روشن و خاموش کردن چراغ های خیابان بر اساس سطح نور محیط استفاده می شود.
  • نورسنج: در دوربین ها برای اندازه گیری شدت نور و تنظیم تنظیمات نوردهی متناسب با آن استفاده می شود.
  • سیستم های هشدار: LDR ها را می توان در سیستم های امنیتی برای تشخیص تغییرات در سطوح نور، مانند باز شدن در یا پنجره استفاده کرد.
  • ردیاب های خورشیدی: LDR ها به ردیابی موقعیت خورشید برای بهینه سازی زاویه پنل های خورشیدی برای حداکثر جذب انرژی کمک می کنند.
مطلب پیشنهادی:  افت ولتاژ چیست؟ فرمول محاسبه افت ولتاژ

LDR ها ساده، مقرون به صرفه و به طور گسترده در پروژه ها و دستگاه های الکترونیکی مختلف استفاده می شوند.

ویژگی های مقاومت نوری

مقاومت های نوری (LDR ها) وسیله های وابسته به نور هستند که با تابش نور بر روی آن ها مقاومت آن ها کاهش می یابد و در تاریکی افزایش می یابد. وقتی یک مقاومت وابسته به نور در تاریکی نگه داشته شود، مقاومت آن بسیار زیاد است. این مقاومت را مقاومت تاریک می نامند. مقدار مقاومت تاریک می تواند تا 1012 اهم باشد و اگر دستگاه اجازه جذب نور را داشته باشد مقاومت آن به شدت کاهش می یابد. اگر ولتاژ ثابت به آن وارد شود و شدت نور افزایش یابد جریان شروع به افزایش می کند. شکل زیر منحنی مقاومت در برابر روشنایی را برای یک LDR خاص نشان می دهد.

ویژگی های مقاومت نوری LDR

فوتوسل ها یا LDR ها ابزار های غیرخطی هستند. حساسیت آن ها با طول موج تابش نور روی آن ها متفاوت است. برخی از سلول های نوری ممکن است به طیف خاصی از طول موج پاسخ ندهند. بر اساس ماده ای که برای سلول های مختلف استفاده می شود منحنی های واکنش طیفی متفاوت دارند.

وقتی نور بر روی یک فتوسل می تابد معمولاً حدود 8 تا 12 میلی ثانیه طول می کشد تا تغییر مقاومت ایجاد شود، در حالی که یک یا چند ثانیه طول می کشد تا مقاومت پس از حذف نور دوباره به مقدار اولیه خود برسد. به این پدیده نرخ بازیابی مقاومت گفته می شود. این خاصیت در کمپرسور های صوتی استفاده می شود.

همچنین حساسیت LDR نسبت به فوتودیود ها و ترانزیستور های نوری کمتر است. (دیود نوری و فوتوسل (LDR) یکسان نیستند، دیود نوری یک دستگاه نیمه هادی اتصال pn است که نور را به برق تبدیل می کند، در حالی که فوتوسل یک دستگاه منفعل است، هیچ اتصال pn در این دستگاه وجود ندارد که نور را به برق تبدیل کند).

انواع LDR

مقاومت های نوری (LDR ها) را می توان بسته به موادی که برای ساخت آن ها استفاده می شود، به دو نوع دسته بندی کرد. دو نوع مقاومت نوری شامل:

اگر در مورد این مطلب سوالی دارید در قسمت نظرات بپرسید
  1. مقاومت نوری درونی (نیمه هادی Undoped): این ها از مواد نیمه رسانای خالص مانند سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته شده اند. هنگامی که فوتون های با انرژی کافی روی آن می افتند و تعداد حامل های بار افزایش می یابد، الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار هدایت تحریک می شوند.
  2. مقاومت نوری خارجی: این ها از مواد نیمه هادی ساخته شده اند که با ناخالصی هایی ترکیب شده و دوپانت نامیده می شوند. این دوپانت ها نوارهای انرژی جدیدی را در بالای نوار ظرفیت ایجاد می کنند که با الکترون پر شده است. از این رو این نوار شکاف را کاهش می دهد و برای برانگیختن آن ها انرژی کمتری لازم است. مقاومت های خارجی معمولاً برای طول موج های طولانی مورد استفاده قرار می گیرند.

ساخت فتوسل با سنسور LDR

ساختار یک مقاومت نوری از ماده ای حساس به نور تشکیل شده است که روی یک لایه عایق مانند سرامیک رسوب می کند. این ماده به منظور بدست آوردن مقاومت و قدرت مطلوب مورد نظر به صورت زیگزاگ رسوب می کند. این ناحیه زیگزاگ مناطق رسوب شده فلز را به دو ناحیه جدا می کند.

مطلب پیشنهادی:  اسپیکر چیست؟ نحوه کار بلندگو Speaker

ساخت فتوسل با LDR

سپس اتصالات اهمی در دو طرف ناحیه ایجاد می شود. مقاومت ها باید تا حد ممکن کمتر باشد تا اطمینان حاصل شود که مقاومت فقط به دلیل تأثیر نور تغییر می کند. موادی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند سولفید کادمیوم، سلنید کادمیوم، آنتیمونید ایندیم و سولفید کادمیوم هستند. از مصرف سرب و کادمیوم اجتناب می شود زیرا برای محیط زیست مضر است.

کاربرد مقاومت نوری (LDR)

مقاومت های نوری (LDR ها) دارای ساختار ساده و کم هزینه هستند و اغلب به عنوان سنسور نور استفاده می شوند. از دیگر کاربرد های مقاومت نوری می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • می توانید نبود نور یا وجود نور را مانند نور سنج دوربین پیدا کنید.
  • مورد استفاده در طراحی روشنایی خیابان (می تواند با یک کیت استارت آردوینو خوب ترکیب شود تا به عنوان کنترل کننده چراغ خیابان عمل کند)
  • ساعت های زنگ دار
  • مدار های دزدگیر
  • نشان دهنده شدت نور
  • به عنوان بخشی از سیستم SCADA برای انجام عملکرد هایی مانند شمردن تعداد بسته های تسمه بالابر در حال حرکت استفاده می شود.

LDR چیست؟

LDR یا مقاومت نوری، یک قطعه الکترونیکی است که میزان مقاومت آن با توجه به نور محیط تغییر میکند.

کاربرد مقاومت نوری چیست؟

از مقاومت وابسته به نور در اتوماتیک سازی نور خیابان ها، اندازه گیری روشنایی، سیستم های هشدار و دنبال کننده های خورشید استفاده میشود.

4 (24 نفر)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام ما را دنبال کنید.

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

برای ارسال تصاویر از انجمن سایت استفاده کنید.

سوالات فنی را در انجمن سایت مطرح کنید تا در مسابقه شرکت کنید. ورود به انجمن

18 نظر

  1. سلام و عرض ادب
    چگونه می شود سنسور LDR را طوری تنظیم کرد که مثلا در چراغ های خیابان با هر بار رد شدن پرنده یا غیره روشن و خاموش نشود؟

    1. سلام عزیز
      سنسور LDR ربطی به رد شدن پرنده ندارد و فقط به نور واکنش میدهد. آن سنسور که با رد شدن حیوانات فعال میشود سنسور PIR است.

  2. ممنون از توضیحات.یک سوال داشتم: ایا این سنسور،مثبت منفی دارد یا هر دو پایه یکی هستند؟

  3. سلام وقتی شب میشه و مقاومت اِلی دی آر به شدت زیاد میشه خب جریان خیییلی کم میشه با این وجود چجوری روشنایی بزرگراه ها خود به خود روشن میشه شب ها؟(در حالی که انگار جریان نداریم)

    1. سلام عزیز
      تفاوت جریان به یک مقایسه کننده داده میشود و آن را با یک ولتاژ مرجع (که غالبا توسط پتانسیومتر حساسیت تنظیم میشود) مقایسه میکند. در زمانی که جریان کم یا زیاد باشد، مقایسه کننده خاموش و روشن شدن را انجام میدهد.

    2. با استفاده از ترانس ،ولتاژ کم و جریان زیاد میشود در نتیجه چراغ ها روشن میشوند

    3. سلام ممنونم از توضیحات خوبتان موفق باشید

  4. سلام ببخشید آیا ldr به تنهایی نقش یک کلید را بازی می‌کنه یعنی وقتی که نورلیزر به آن برخورد می‌کنه باعث جریان الکتریکی می‌شه یا نه

    1. سلام عزیز
      کلید یک حالت دیجیتالی دارد یعنی یا باز هست یا بسته مثلا یا 0 ولت هست یا 5 ولت
      اما LDR یک حالت آنالوگ دارد و با توجه به میزان نور مثلا میتوانید بین 0 تا 5 ولت هم باشد بنابراین به تنهایی مثل یک کلید نیست. برای اینکه حالت کلید را داشته باشد باید از ماژول LDR استفاده کنید که در فروشگاه ما موجود هست.

  5. سلام در مدار فتوسل اگر از مقاومت NTCویا PTCاستفاده کنیم آیامیتونیم کنترل دمایی داشته باشیم و بجای فتوسل یک مدار ترموستات داشته باشیم؟
    سپاس

    1. سلام عزیز
      به یک آپ امپ احتیاج دارید یا باید از ماژول های مقاومت دمایی استفاده کنید

  6. با سلام و تشکر از سایت خوبتون
    برای ساخت فوتوسل از چه مقاومت ها و ترانزیستوری به همراه ldr باید استفاده شود

    1. سلام آیا فوتوسل می‌تواند جریان ۵ ولت را خاموش وروشن کند

  7. سلام وقت شما بخیر
    از LDR چگونه میتوان در ثبت ضربان قلب استفادده نمود؟

    1. سلام جناب. ثبت ضربان قلب نیازمند سنسور های ویژه با دقت بسیار بالا میباشد و سنسور های LDR برای این کار مناسب نیستند. پروژه ضربان قلب با آردوینو را مشاهده کنید.

    2. سلام وقت بخیر
      یه سوال خیلی ذهنمو مشغول کرده
      اگه مقاومت نوری با افزایش نور کاهش پیدا میکنه پس چرا فوتوسل با کاهش نور خاموش میشه؟

    3. سلام عزیز
      دستگاه فتوسل علاوه بر مقاومت نوری قطعات دیگه ای هم داره. یکی از این قطعات آپ امپ هست و مقایسه کردن بین دو قسمت رو انجام میده. یک قسمت توسط پتانسیومتر تنظیم میشه که حساسیت فتوسل هست و قسمت دیگه هم مقاومت نوری هست. هر وقت مقاومت یک LDR کمتر از حد تنظیم شده توسط پتانسیومتر باشه، خروجیش فعال میشه و مثلا لامپ روشن میشه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *