Светозависимые резисторы (LDR) снова выступают в качестве помазанных фоторезисторов. Они электронные компоненты сопротивление которых напрямую зависит от того, сколько света они подвергаются воздействию. Сопротивление LDR уменьшается с ростом уровня освещенности и увеличивается с уменьшением уровня освещенности. Эта функциональность делает их очень полезными в приложениях, которые зависят от обнаружения света. Например, мы используем их в уличных фонарях, которые автоматически загораются, когда наступает сумерки, и они также являются неотъемлемой частью светочувствительных современных устройств.
Тогда это имеет решающее значение для Производители печатных плат понять, какую роль играют LDR. Они позволяют проектировщикам создавать более простые конструкции более эффективно, чем системы с управлением светом. LDR могут просто пригодиться, чтобы помочь вам улучшить ваши схемы при проектировании автоматических систем освещения, таких как камера, экспонометр или система сигнализации.
Здесь мы узнаем, что такое LDR, как они выглядят, их типы, их работа и где они используются. Вы будете хорошо вооружены знаниями, чтобы применять их в своих проектах, и почему они необходимы в современной электронике.
Определение LDR и многое другое
LDR, фоторезистор, представляет собой пассивный электронный компонент чье сопротивление меняется в зависимости от интенсивности света, падающего на элемент. Сопротивление высокое в темноте или при слабом освещении, тогда как сопротивление падает до мизерного значения при ярком солнечном свете. Это делает LDR подходящими для схем, требующих обнаружения или управления на основе уровней освещенности.
Вы найдете их в самых распространенных приложениях, таких как автоматические уличные фонари или активируемые светом сигнализации. Что такое LDR? Это просто резистор, поведение которого зависит от интенсивности окружающего его света, что имеет решающее значение в светочувствительных приложениях.
Символ LDR
Схема цепи использует перевернутую прямоугольную форму резистора с двумя стрелками к нему. Это свет, который светит на этот компонент. Он будет делать это почти везде, за исключением того, что он будет немного отличаться от страны к стране. В связи с этим, например, ориентация или угол некоторых стрелок на этих схемах могут отличаться в других странах. Этот символ позволяет очень легко идентифицировать LDR в любой светозависимой схеме, и, таким образом, он является частью большинства автоматизированных систем.
Структура ЛДР
Датчик LDR изготовлен из полупроводникового материала, называемого сульфидом кадмия, CdS. Он образует центральную точку LDR, поскольку является фоточувствительным. Он прокладывается зигзагом или спиралью между двумя контактами, которые обычно можно сделать проводящими. Сопротивление уменьшается при падении света на полупроводник, что приводит к увеличению тока в цепи.
Внешняя оболочка иногда полупрозрачна и может преломлять внутренние части, чтобы свет проходил к фоторезистору. Таким образом, очень простая конструкция позволяет LDR работать довольно хорошо в таких приложениях, как автоматическое освещение, фотография или зондирование через свет.
Технические характеристики LDR
Обычно выбор подходящего LDR для конкретной схемы подразумевает знакомство с характеристиками фотодиода или, в более широком смысле, фоторезистора. Двумя важными параметрами являются сопротивление в диапазоне от нескольких сотен Ом при ярком освещении до нескольких мегаом в полной темноте и, как правило, низкие номинальные мощности из-за желания часто использовать LDR в маломощных схемах. Это также означает время отклика, или насколько быстро он будет реагировать на изменение интенсивности света. Спектральная чувствительность описывает длины волн, которые может воспринимать LDR, что делает его использование зависимым от условий освещения.
О PCBasic
Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.
Типы LDR и варианты их использования
Фоторезисторы (LDR) подразделяются на два типа: внутренние и внешние.
Внутренний фоторезистор:
свойственный LDR изготавливаются из чистых полупроводниковых материалов. Эти материалы имеют почти незначительную проводимость, но могут быть более проводящими из-за своей чистой полупроводниковой природы. В собственном LDR электроны возбуждаются из валентной зоны в зону проводимости. Это происходит из-за падающего на них света, тем самым уменьшая сопротивление.
Внутренние фоторезисторы используются там, где спектральный диапазон чувствительности очень высок. Они чувствительны к спектру видимого света и используются там, где требуются очень светочувствительные устройства. Типичные области применения включают в себя экспонометры и измерительные приборы для солнечной энергии.
Внешний фоторезистор:
Внешние фоторезисторы легируются примесями, чтобы сделать чувствительность возможной вплоть до определенной длины волны света. Из нескольких материалов, используемых в таком типе LDR, наиболее широко используются сульфид кадмия и селенид кадмия. Легирование примесями увеличивает чувствительность резисторов к более длинноволновому свету, даже инфракрасному. Внешние LDR используются в большинстве специальных приложений, таких как инфракрасные детекторы, системы ночного видения и обнаружение пламени.
Хотя существует два типа LDR, преимущества зависят от области применения. Внутренние фоторезисторы больше подходят для общих светочувствительных приложений, в то время как внешние фоторезисторы применяются в особых условиях освещения, которые освещаются невидимым источником.
Принцип работы LDR
LDR основан на принципе, что он изменяется с изменением интенсивности света. Упрощенно, LDR — это фоторезистор, сопротивление которого изменяется обратно пропорционально интенсивности света.
Каков процесс?
· При отсутствии достаточного количества света материал LDR-сульфида кадмия имеет меньше свободных электронов, что приводит к высокому сопротивлению.
· В LDR падающий свет заставляет фотоны сталкиваться с электронами внутри материала посредством передачи энергии.
· Он возбуждает энергию электронов таким образом, что они переходят из валентной зоны в зону проводимости, тем самым увеличивая количество свободных электронов.
· Свободные электроны обладают гораздо меньшим сопротивлением; это еще одна причина, по которой необходимы большие токи, поскольку этому способствуют свободно движущиеся электроны.
Этот фотоэлектрический эффект приводит к увеличению числа носителей заряда, что вызвано воздействием света на материал LDR. Чем сильнее освещение,
· Он поглощает больше фотонов. Он испускает больше электронов.
· Сопротивление падает еще больше, что позволяет протекать большему току.
Фоторезисторы широко используются в светозависимых приложениях.
· Уличные фонари теперь автоматически включаются в ночное время благодаря автоматизации систем освещения.
· Экспонометр камеры: интенсивность света обеспечивает точность экспозиции.
· Фоточувствительные системы безопасности и сигнализации.
Фоторезисторы играют очень важную роль в цепях управления системы, требующей условий окружающего освещения, поскольку их сопротивление изменяется в зависимости от освещенности.
Характеристики фоторезистора
Частотная чувствительность
LDR работает в сочетании с их действием на длину волны света. Сопротивление LDR меняется в зависимости от длины волны от ультрафиолетового до инфракрасного. Лучшая работа LDR достигается с видимым светом в диапазонах частот используемого материала. LDR, содержащий сульфид кадмия, является наиболее чувствительным вдоль видимого спектра.
Поэтому они лучше всего подходят для таких приложений, где человеческий визуальный ответ становится точкой отсчета. Такие схемы требуют знания конкретной частотной характеристики LDR относительно типа задействованного света, если управление должно быть хорошим.
Задержка
Эти LDR реагируют на некоторые изменения интенсивности света или, можно сказать, на некоторую задержку, пока этот сдвиг света не проявится в соответствующем сопротивлении. Это может быть слишком долго и раздражающе в определенных ситуациях, особенно при переходе из темной комнаты в ярко освещенный дневной свет.
Измеряется в миллисекундах и зависит от материала LDR и его интенсивности. Поэтому его задержка будет учитываться проектировщиками при использовании его в таких приложениях, как системы сигнализации или экспозиции для камер, например, требующих отклика в реальном времени от источника света.
Преимущества и недостатки фоторезистора
Преимущества LDR
LDR обладают огромными практическими достоинствами, которые делают их пригодными для различных применений. Во многом это связано с доступностью LDR, поскольку материалы, используемые для их изготовления, относительно недороги. Интеграция LDR в любую схему максимально проста, требуя минимальных дополнительных деталей; следовательно, конструкция максимально проста.
LDR обычно поставляются из бытовой электроники в тяжелую промышленное оборудование и легко адаптируются к обнаружению света практически в любых условиях. Они в основном используются для приложений автоматического управления освещением, ночного освещения и управления экспозицией в камерах из-за их чрезвычайной чувствительности к уровню освещенности.
Все они остаются экономически эффективными, простыми в обращении и широко применимыми. Все они объясняют, почему LDR продолжают использоваться для светочувствительных приложений.
Ограничения и проблемы
Несмотря на то, что LDR имеют ряд преимуществ, у них есть и некоторые ограничения. Это сравнительно медленно реагирующие устройства; следовательно, их производительность ухудшается при быстрых изменениях освещенности. Они чувствительны к температуре; изменение сопротивления без применения света несколько усложняет конструкцию схемы. Это не лучший вариант для высокоточных измерений, поскольку его чувствительность к свету довольно широка.
Эти факторы делают их не слишком практичными для высокопроизводительных операций, где точность и скорость имеют гораздо большее значение.
Применение фоторезистора
Общие случаи использования
Эти датчики имеют ряд применений, в основном посредством обнаружения уровня окружающего освещения и соответствующего изменения электрической цепи. Их применение в автоматических системах уличного освещения, позволяющих включать освещение в сумерках и выключать его на рассвете, делает LDR одним из наиболее распространенных применений. В настоящее время они также применяются в системах камер для управления экспозицией, и камера может автоматически изменять настройки в зависимости от увеличения интенсивности освещения окружающей среды.
Кроме того, LDR являются составными частями фоторецепторов для будильников, часов и диммеров. В промышленности они применяются для измерения количества света, проходящего через сельскохозяйственные теплицы. Они применяются для управления автоматически управляемыми жалюзи, что свидетельствует об их прагматическом применении в различных дисциплинах.
Примеры схем
Многие приложения LDR могут быть легко использованы для широких, простых схемных конструкций, таких как светочувствительный переключатель или реле изменения состояния, которые включают и выключают устройства в соответствии с условиями окружающего освещения в окружающей среде. Другие приложения были бы в схеме делителя напряжения, где LDR регулировал бы выходное напряжение в соответствии с условиями окружающего освещения.
Более сложное применение — мультиплексирование нескольких LDR с операционными усилителями для управления светозависимыми системами, такими как автомобильные вентиляторы или измерители интенсивности света. Такие схемы делают не более, чем демонстрируют потенциал использования LDR в большом количестве электронных систем.
Как работает фоторезистор?
Самой базовой функцией LDR, или фоторезистора, является его способность увеличивать свое сопротивление и, следовательно, уменьшать проводимость из-за изменения интенсивности света. Благодаря этому, когда фотоны попадают в материал, они поглощаются и поднимают часть электронов в зону проводимости, тем самым снижая сопротивление цепи.
LDR действует как более высокий резистор в темноте, поскольку нет доступной энергии света, чтобы начать эти электроны. Он имеет линейное изменение сопротивления для интенсивности света; поэтому LDR очень подходят для таких приложений, как переменное управление светом.
LDR в цепи действует как переменный резистор, изменяя величину тока в зависимости от измеренного света. Его механизм прост и эффективен, поэтому он используется в таких устройствах, как автоматические схемы освещения, а также в таких сложных, как датчики света в камерах. Увеличение сопротивления LDR затем преобразуется в соответствующие изменяющиеся сигналы напряжения, которые могут быть дополнительно обработаны для управления другими устройствами.
Часто задаваемые вопросы
Что такое датчик LDR?
Датчик светочувствительного резистора (LDR) — это устройство, способное различать интенсивность света с помощью датчик. Его сопротивление уменьшается в условиях хорошей освещенности, что позволяет легко измерить изменение освещенности вокруг него.
Для чего используется датчик LDR?
Датчики LDR используются в системах автоматического освещения, светочувствительных сигнализациях и системах управления яркостью, где необходимо определять уровень освещенности.
Как читать символ LDR?
Символ LDR представляет собой прямоугольник, представляющий резистор, с двумя стрелками, направленными в его сторону, что указывает на то, что свет падает на компонент.
В чем разница между фоторезисторами и фотодиодами?
LDR пассивно изменяют сопротивление, когда на них падает свет, тогда как фотодиоды продолжают активно генерировать ток. Скорость и разрешение LDR намного ниже и менее точны, чем у фотодиодов, которые быстро реагируют на изменения интенсивности света.
