آموزش الکترونیکالکترونیک

سنسور LDR چیست؟ طرز کار و انواع 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.

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.

برای یادگیری کامل آردوینو (برنامه نویسی حرفه ای، ارتباط با اندروید، ساخت ربات) ، روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.

همچنین اگر میخواهید الکترونیک را با فیلم های آموزشی یاد بگیرید، روی دوره آموزش الکترونیک کلیک کنید.

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.

مطلب پیشنهادی:  طراحی ترانسفورماتور برای مدار تغذیه SMPS

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:

  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.

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:

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید
  • 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.

میخواهید برنامه نویسی STM32 را یاد بگیرید؟

دوره آموزش STM32

میخواهید الکترونیک را یاد بگیرید؟

دوره آموزش الکترونیک
دوره آموزش آردوینو

میخواهید آردوینو را به صورت پروژه محور یاد بگیرید؟ برای مشاهده توضیحات روی دوره مورد نظر کلیک کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید) سعی میکنم تمام نظرات را پاسخ دهم.

دیدگاهتان را بنویسید

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