Что такое фоторезистор?
Фоторезистор (LDR, Light Depender Resistor, светозависимый резистор) – это резистор, который меняет своё сопротивление в зависимости от количества света, падающего на его подложку. Изменение сопротивления под воздействием светового потока называется фоторезистивным эффектом.
Обозначения
Принцип работы фоторезистора
При уменьшении уровня освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, а при увеличении освещенности — сопротивление падает. Испытаем теорию на практике и подключим мультиметр в режиме измерения сопротивления к фоторезистору. Затем будем менять освещение, которое падает на сенсор.
Внимание! Общий принцип работы всех фоторезисторов одинаковый, но структура каждого компонента индивидуальна, поэтому данные, снятые между разными фоторезисторами, будут отличаться. Ниже приведем данные конкретно с нашего резистора:
При комнатном освещении сопротивление фоторезистора равно около 6,8 кОм.
При затемнении датчика рукой, сопротивление фоторезистора достигло 76,7 кОм.
При воздействии на датчик фонариком от телефона, сопротивление сенсора снизилось до 2,1 кОм.
Теория подтвердилась, эксперимент можно считать успешным.
Подключение к микроконтроллеру
При подключении фоторезистора к микроконтроллеру, например к Arduino или Espruino, возникнет проблема: контроллеры не умеют считывать сопротивления компонентов. Для подключения фоторезистора к микроконтроллерам используйте схему делителя напряжения.
Резисторный делитель — это два последовательно соединенных резистора между плюсом и минусом, называемых плечами. Сумма напряжений на плечах равна входному напряжению питания. Плечо между минусом и средней точкой называют нижним, а второе плечо — верхним.
Соберем схему, где:
- R1 — простой резистор, например 220 Ом.
- R2 — фоторезистор.
- U вх. — входное напряжения.
- U вых. — выходное напряжения.
Подключите к мультиметру в режиме измерения напряжения или к АЦП микроконтроллера.
В итоге показания сопротивления перейдут в показания напряжения, с которым уже умеет работать АЦП микроконтроллера.
Почувствуйте себя настоящим инженером: соберите свой первый датчик освещенности на базе резисторного делителя в нашем электронном конструкторе Омка.
А если вы уже прокачали свои знания в схемотехнике и хотите двигаться далее в IT-технологии, воспользуйтесь электронном конструктором КиберКодер, где вы запрограммируете устройство «на свой вкус и цвет».
Составляющие фоторезистора
В общем случае фоторезистор представляет из себя керамическую подложку, на которую первым покровом нанесен светочувствительный слой, а вторым – металлический слой с зазором в виде изогнутой линии – «змейки». Зазор разделяет металлизацию на два отдельных контактных слоя, к которым закреплены выводы под пайку. Форма выреза в виде «змейки» обеспечивает хорошую засветку фоточувствительного материала.
В качестве светочувствительного слоя могут использоваться материалы: сульфид кадмия, сульфид свинца, селенит кадмия и другие.
От выбора материала при изготовлении фоторезистора зависит его спектральная характеристика, другими словами – диапазон длин волн при освещении, которыми будет корректно изменяться сопротивление элемента. Поэтому выбирая фоторезистор, нужно учитывать в каком спектре он работает.
Особенности фоторезисторов
Фоторезистор не предназначен для точного измерения освещенности, а скорее для определения светлее или темнее стала окружающая среда.
У фоторезисторов нет p-n перехода, поэтому вы можете подключать компонент в схему, не задумываясь о плюсе и минусе.
Фотосопротивление обладает инертностью, т.е. существует время задержки между изменением сопротивления от освещения. Для значительного падения сопротивления от воздействия луча света необходимо около 10 миллисекунд.
При обратном действии для восстановления значения сопротивления понадобится около 1 секунды. Из-за этих свойств фоторезистор постепенно вытесняется другими компонентами, которые быстро фиксируют резкие скачки освещенности.
Единица измерения
Единица освещенности в системе СИ называется люкс, что формально представляет собой «световой поток на единицу площади». В фотометрии люкс используется как мера интенсивности света, попадающего на поверхность или проходящего через нее, воспринимаемого человеческим глазом.
| Освещенность, люкс | Пример |
|---|---|
| 0,002 | Безлунное ясное ночное небо |
| 0,25–1 | Полнолуние |
| 50 | Гостиная |
| 80 | Прихожая / туалет |
| 100 | Темный пасмурный день |
| 300–500 | Восход или закат в ясный день |
| 1000 | Пасмурный день / Типичное освещение телестудии |
| 10000–25000 | Полный дневной свет (не прямые солнечные лучи) |
| 32000–30000 | Полный дневной свет (прямые солнечные лучи) |
Где используется фоторезистор
Ранее фоторезисторы применялись для индикации или при отсутствии света. Сейчас фоторезисторы вытесняются фототранзисторами и фотоприемниками, которые используются в таких сферах:
- Полиграфическая промышленность – для обнаружения обрывов бумажной ленты, контроля количества листов бумаги, которые подаются в печатную машину.
- Освещение для автоматического включения света в темное время суток.
- Системы сигнализации. Чувствительный элемент освещается излучателем, в случае появления препятствия между ними – срабатывает сигнализация или исполнительный механизм. Например, турникет в метро.
- Бытовая электроника, например, датчик освещенности в мобильном для автоматической подстройки экрана в зависимости от времени суток.
И напоследок. В робототехнике фоторезистор получил второй шанс на существование благодаря простоте использования. Если встроить фоторезистор в робота, можно определять степень освещенности, фиксировать белые или черные участки на поверхности. Это дает возможность двигаться по линии или совершать другие действия.
Характеристики
У фоторезисторов есть две основные характеристики, на которые важно обращать внимание:
- Темновое сопротивление — это сопротивление фоторезистора в темноте, то есть при полном отсутствии светового потока.
- Интегральная фоточувствительность – описывает реакцию элемента, изменение проходящего через него тока при изменении светового потока.
Оставьте свой отзыв