Fotorezistorun Arduino-ya qoşulması və işıq sensoru ilə işləməsi. Optik sensorlar

1. Fotoresist: http://ali.ski/5GDvP7
2. Diodlar və rezistorlar: http://fas.st/KK7DwjyF
3. İnkişaf şurası: http://ali.ski/rq8wz8
4. Arduino uno: http://ali.ski/gC_mOa

Bu dərslikdə bir fotorezistoru Arduino-ya bağlayacağıq. daxili LED-i idarə edəcək.

Fotorezistor: İşığa məruz qaldıqda fotorezistorların müqaviməti azalır və qaranlıqda artır. Fotorezistorların istifadəsi asandır, lakin işıq səviyyələrindəki dəyişikliklərə olduqca yavaş reaksiya verir və çox aşağı effektivliyə malikdir. dəqiqlik. Tipik olaraq, fotorezistorların müqaviməti gündüz işığında 50 ohm-dan qaranlıqda 10 meqaohmdan çox dəyişə bilər.

Fotorezistorun özünü 10 kOhm rezistor vasitəsilə yerə bağlayacağıq və eyni ayağı Arduino analoq pin A0-a bağlayacağıq, fotorezistorun ikinci ayağı 5 voltluq Arduino-ya qoşulacaq. Bütün bunlar məqalənin əvvəlindəki diaqramda aydın şəkildə göstərilmişdir.

Fotorezistoru Arduino-ya düzgün birləşdirdikdən sonra aşağıdakı kodu kopyalamalı, Arduino ide proqramına yapışdırmalı və bütün bu proqram kodunu Arduino-ya yükləməlisiniz.

Int PhotosensorPin = A0; //Fotorezistorun qoşulduğu sancağı göstərin unsigned int sensorValue = 0; //Dəyərləri saxlamaq üçün dəyişən elan edin. void setup() ( pinMode(13, OUTPUT); Serial.begin(9600); ) void loop() ( sensorValue = analogRead(PhotosensorPin); // if(sensorValue) fotorezistordan dəyərləri oxuyun<700) digitalWrite(13, HIGH); //Включаем else digitalWrite(13, LOW); // Выключаем Serial.print(sensorValue, DEC); //Вывод данных с фоторезистора (0-1024) Serial.println(""); delay(500); }

Proqram kodunu Arduino-ya yüklədikdən sonra port monitorunu açmalısınız.

İndi fotorezistorun üzərinə işıq düşərsə və quraşdırılmış LED sönərsə, fotorezistoru əlinizlə örtün və bir anda LED-in yanacağını görəcəksiniz! Siz həmçinin port monitorunda fotorezistordan dəyərdəki dəyişiklikləri görə bilərsiniz.

Fotorezistorun necə işlədiyini nümayiş etdirən aşağıdakı videoda görmək olar.

Video:

Fotorezistorlar işıqlandırma dərəcəsindən asılı olaraq müqavimətini dəyişən yarımkeçirici materiallardan hazırlanır. Onların digər fotoelektrik cihazlardan əsas fərqi parametrlərin yüksək sabitliyi və kifayət qədər geniş diapazonda müqavimət dəyişikliklərinin xətti olmasıdır. Sonuncu xüsusiyyət, fotorezistorların yalnız rəqəmsal avtomatlaşdırmada deyil, həm də analoq texnologiyada, məsələn, galvanik izolyasiya edilmiş səs həcminə nəzarət kimi istifadə etməyə imkan verir.

Fotorezistorlar fotodiodlar və fototranzistorlarla müqayisədə daha aşağı (bir neçə kiloherts) sürətə malik nisbətən inertial elementlərdir. İşıqlandırmadakı qəfil dəyişikliklərdən sonra onların müqaviməti kəskin şəkildə dəyişmir, lakin bir müddət "üzər". Praktiki işdə bunu nəzərə almaq və işığa uyğunlaşmaq üçün qısa fasilələr vermək lazımdır. Təcrübə onların nə qədər "kiçik" olduğunu sizə xəbər verəcəkdir.

Spektral həssaslıqdan asılı olaraq, fotorezistorlar iki böyük qrupa bölünür: spektrin görünən və infraqırmızı hissələrində işləmək üçün. Onların elektrik sxemləri eynidir (şəkil 3.44, a...m). Məlumat vərəqindən əvvəlcədən öyrənməli olduğunuz yeganə şey, icazə verilən maksimum işləmə gərginliyidir. Xüsusilə, SF2-5, SFZ-4A/B, SFZ-5 fotorezistorları 1,3...2 V-dan çox güclə təchiz edilə bilməz. Fotorezistorların böyük əksəriyyəti 5...50 V gərginlikdə işləyə bilər. Onların qaranlıq müqavimət 1...200 MOhm , işıqlandırılmış vəziyyətdə isə - iki-üç dəfə azdır.

düyü. 3.44. Fotorezistorları MK-ya bağlamaq üçün diaqramlar (başlanğıc) -.

a) rezistorlar /?U gərginlik bölgüsünü təşkil edir. Fotorezistor işıqlandırıldıqda onun müqaviməti azalır. Rezistor J, tənzimləmə rezistorunun tam qısa qapanması və MKV xəttinin YÜKSƏK səviyyəli çıxış rejiminə səhv köçürülməsi halında qorunma kimi xidmət edir. Rezistor R2 sabitdirsə, R3 rezistoru bir keçid ilə əvəz edilə bilər;

c) elektrik dövrəsinə deyil, ümumi naqilə istinad edərək 2k MK fotorezistoru birləşdirin. Fotorezistor R2 işıqlandırıldıqda, MK girişindəki gərginlik azalır;

düyü. 3.44. Fotorezistorları MK-ya bağlamaq sxemləri (davamı):

d) müxtəlif keçiriciliyə malik VTI, K72 germanium tranzistorlarına əsaslanan iqtisadi “Turchenkov relesi”. Əməliyyat həddi bir rezistordan istifadə edərək təyin olunur;

e) RI fotorezistoru UT1 tranzistorunun əsas cərəyanını təyin edir, çünki o, RI, R2 bölücüsünün yuxarı qoluna daxil olur. Dəyişən rezistor kaydırıcısı elə bir vəziyyətdə qurulmalıdır ki, fotorezistor parlaq işıqlandırıldıqda tranzistor UT1-in əsas cərəyanı normadan artıq olmasın;

f) ilkin vəziyyətdə fotorezistor /?2 işıqlandırılır, tranzistor UT1 bağlıdır, LED NI sönür. Fotorezistorun işıqlandırma səviyyəsi müəyyən bir həddə düşdükdə (rezistor R3 ilə tənzimlənir), tranzistor açılır, LED yanır və MK giriş səviyyəsi LOW olaraq təyin olunur;

g) qısa işıq sönmələrinin yazıcısı və ya impulsla modulyasiya edilmiş siqnalların qəbuledicisi. VTI tranzistoru kəsmə rejimindədir. Kondansatör C/ fon işıqlandırmasının yavaş dəyişməsindən, məsələn, gündüz gecəyə keçəndə yalan siqnalları aradan qaldırır;

h) VTI tranzistoru R2 fotosensorunun həssaslığını artırır, bu da yalnız ADC girişindən deyil, adi MK port xəttindən istifadə etməyə imkan verir. Rezistor UT1 tranzistorunun işləmə nöqtəsinin mövqeyini təyin edir.

i) hər iki fotorezistor R2 işıqlandırılırsa, MK girişində LOW səviyyə var (rezistor R1 ilə tənzimlənir). Fotorezistorlardan biri (hər hansı) qaralırsa, ümumi "fotorezistor" kəskin artacaq və MK girişində YÜKSƏK səviyyə görünəcək. Fotorezistorlar məntiqi "işıq VƏ" funksiyasını yerinə yetirir;

düyü. 3.44. Fotorezistorları MK-ya bağlamaq üçün diaqramlar (son):

j) rezistor R3 op-amp DAI-nin cavab həddini tənzimləyir (gərginlik müqayisəsi). R2 rezistorunun müqaviməti "qeyri-aktiv" vəziyyətdə RI ilə təxminən eyni olmaq üçün seçilir. Fotorezistor əhəmiyyətli dərəcədə çıxarılarsa, onun birləşdirici telləri qorunmalıdır;

l) C/, C2 kondansatörləri ölçmələrin sabitliyini artırır, impuls səs-küyünü aradan qaldırır və işıqlandırmanın qəfil dəyişməsi zamanı yüngül histerezis yaradır;

l) işıqlandırma səviyyəsini qiymətləndirmək üçün MK-nın daxili analoq komparatorundan istifadə edilir. İstifadə olunan üsul, ölçülmüş gərginliyi MK-nın müqayisə cihazının mənfi terminalında istehsal etdiyi "mişar" ilə müqayisə etməkdir (giriş xətti müvəqqəti olaraq çıxışa çevrilir).

MK sxemlərində fotodiodlar

Fotodiodlar yarımkeçirici qurğular sinfinə aiddir, əsasını daxili fotoelektrik effekt təşkil edir. Cərəyanın dəyişməsi müqavimətin dəyişməsinə bərabərdir, onu qeyd etmək və ölçmək asandır.

Fotodiodlar işıq emissiyalarını qeyd etmək üçün geniş istifadə olunur. Fotorezistorlar və fototransistorlarla müqayisədə onların üstünlüyü yüksək sürət və yaxşı həssaslıqdır.

Fotodiodların iki əsas iş rejimi var:

Əks meylli diod (fotodiod, fotorezistor);

Generator (fotovoltaik, fotovoltaik) qərəzsiz.

Diod rejimi daha tez-tez istifadə olunur və geniş diapazonla xarakterizə olunur

əks müqavimətdə və yaxşı performansda dəyişikliklər. Generator rejiminin aşağıdakı çatışmazlıqları var: böyük ekvivalent tutum və yüksək ətalət. Üstünlük öz-özünə səs-küyün aşağı səviyyədə olmasıdır.

Fotodiodlar aşağıdakı şirkətlər tərəfindən istehsal olunur: Vishay, OSRAM, Hamamatsu Photonics, Quartz, və s. /düşmə vaxtı 2...100 ns , iş temperaturu -55...+ 100°С. Fotodiodların həssaslığı artan temperatur və gərginliklə azalır. Qaranlıq cərəyan hər 10°C üçün 2...2,5 dəfə artır, buna görə də tez-tez dövrəyə istilik kompensasiyası daxil edilir.

Şəkildə. 3.45, a...g-də fotodiodların MK-yə birbaşa qoşulmasının diaqramları göstərilir. Şəkildə. 3.46, a...e tranzistorlardan istifadə edən gücləndiricilərlə sxemləri göstərir. Şəkildə. 3.47, a...o - mikrosxemlərdə gücləndiricilərlə.

b) BLI fotodiodunun güc dövrəsinə qoşulması. SI keçidinə basmaq sınaq sınaqları zamanı fotodiodun işıqlı vəziyyətini simulyasiya edir;

c) bir neçə BLI...Bin fotodiodunun paralel qoşulması hesabına ümumi həssaslığın artırılması. Fotodiodlar məntiqi “işıq OR” funksiyasını yerinə yetirir;

d) ümumi naqilə birləşdirilmiş bir neçə fotodiodun paralel qoşulması;

e) “işıq VƏ” sxeminə uyğun olaraq fotodiodların ardıcıl qoşulması. Konveyerdə bir neçə işıqlandırılmış fotodetektordan birinin qaralma anını aşkar etməyə imkan verir;

f) ümumi naqilə birləşdirilmiş bir neçə fotodiodun ardıcıl qoşulması;

g) artan həssaslıq və histerezisi olan BLI fotodiodunu işə salmaq üçün körpü sxemi (R6). Körpünün R3 rezistoru ilə ilkin balanslaşdırılması tələb olunur.

a) fotodiod BL1 tranzistor gücləndiricisinin əsas rezistorunu əvəz edir;

b) yanıb-sönən LED NI... fotodetektor kimi xidmət edir. İlkin vəziyyətdə, Nİ təxminən 2 Hz "yanıb-sönən" tezliyə malik elektrik (işıq deyil!) impulslar yaradır. Xarici işıqlandırmaya məruz qaldıqda nəsil dayanır, MK bunu VTI tranzistoru vasitəsilə aşkar edir\

c) VT1 tranzistorunu işə salmaq səs-küyün toxunulmazlığını artırır və BLL fotosensorundan gələn siqnal kənarlarının dikliyini artırır / işıqlandırmadakı dalğalanmalardan müdaxiləni aradan qaldırır;

d) opto-izolyasiya edilmiş tezlik mikseri. MK girişi iki HL1 (/j) və HL2(f2) LED-dən “işıq” modulyasiya tezliyi “/, -/2” fərqi olan bir siqnal alır. Dövrə /1 / fərq tezliyinə uyğunlaşdırılmalıdır;

e) iki fotodiodun VI, BL2 paralel qoşulması hesabına həssaslığın artması. VTI tranzistoru kəsilmiş vəziyyətdədir və işıqlandırmanın yavaş sürüşməsinə cavab vermir;

f) DAI op-amp əvəzinə MK analoq komparatorundan istifadə edə bilərsiniz. “Lazer” fotodiodunun qəbul sürəti 1000…1 km uzunluğunda fiber-optik kabel vasitəsilə 5 Mbit/s-ə qədərdir.

a) BLI fotosensorundan gələn siqnalların uzunmüddətli sabitliyini təmin etmək üçün DA1 dəqiq gücləndiricisinin (Analoq Cihazlar) istifadəsi.

b) NI IR LED-in infraqırmızı dalğa uzunluğu diapazonunun fotodetektoru kimi qeyri-standart daxil edilməsi. Rezistor DAI op-amp-da kaskadın qazancını tənzimləyir

c) DA1 "televiziya" çipində gücləndirici-formalaşdırıcı. Rezistor BLI fotosensorunun həssaslığını tənzimləyir\

d) op-amp DA/-nin bipolyar enerji təchizatı. CI kondansatörü işıqlandırmanın qəfil dəyişməsi zamanı siqnal kənarlarında yaranan “zəngi” aradan qaldırır. Bu, digər sxemlər üçün standart bir texnikadır;

e) xarici müdaxiləni azaltmaq üçün transimpedans gücləndiricisi DA 1.2 (bu cərəyan-gərginlik çeviricisidir) DAI.3 inteqratoru vasitəsilə əks əlaqə ilə əhatə olunur. Op-amp-a güc MK-nin çıxış xəttindən verilir. 0,5 V istinad gərginliyi DAL izləyicisini təşkil edir /;

düyü. 3.47. Mikrosxemlərdə gücləndiricilər vasitəsilə fotodiodların MK-ya qoşulması sxemləri

(davamı):

f) VTs, 5L2 fotodiodları növbə ilə işıqlandırılmalıdır, əks halda onların ümumi müqaviməti o qədər aşağı ola bilər ki, enerji təchizatının həddindən artıq cərəyanı baş verə bilər;

g) C2 kondensatoru VI fotodiodun böyük daxili tutumu ilə "zəngi" aradan qaldırır.

h) 150...400 nm diapazonunda “zəngvari” həssaslığa malik olan BL1 fotodiodunda (Advances Photonics) rəngölçən. ^S/ jumper qazancı təyin edir;

i) infraqırmızı diapazonda sabit fotoqəbul parametrləri dəqiq mikrosxem Z)/1/ (Analoq Cihazlar), filtr C4, R4...R6 və VDI zener diodu ilə təmin edilir.

j) həddi tənzimləyən (R6)\O ilə DAI op-amp istifadə edərək “gücləndirici-detektor-şəkilləndirici” kombinasiyası

düyü. 3.47. Mikrosxemlərdə gücləndiricilər vasitəsilə fotodiodların MK-ya qoşulması sxemləri

(sonu):

l) DA1 çipindəki komparator yüksək həssaslıq və səs-küy toxunulmazlığını təmin edir. J rezistoru BL1 fotodiodunun müəyyən bir növü üçün "işıq" həddini tənzimləyir.

l) rezistor həssaslığı tənzimləyir və DDI məntiq elementinin işləmə nöqtəsini təyin edir (tercihen Schmitt tetikleyicisinin xarakteristikası ilə, məsələn, K561TL2);

m) BL1 - üç rəngli RGB sensoru (Lazer Komponentləri), DAI - dörd kanallı transimpedans gücləndiricisi (Promis Electro Optics). Gücləndiricinin dörd analoq kanalından biri istifadə edilmir. MK çıxışlarından gələn siqnallar iş rejimlərini təyin edir və DA1\ o) xüsusi pin fotodiodunda foto və ya radiasiya radiasiyasının yüksək həssas yazıcısı (oxşarları Hamamatsu Photonics tərəfindən istehsal olunur) qazanır. Element DA 1.1 transimpedans funksiyasını yerinə yetirir və DA1.2 - şərti siqnal gücləndiricisi.

MK sxemlərində fototransistorlar

Fototransistor, strukturuna görə bipolyar və ya sahə effektli tranzistora bənzəyən fotohəssas yarımkeçirici cihazdır. Fərq ondadır ki, onun gövdəsində işıq axınının kristala dəydiyi şəffaf bir pəncərə var. Xarici işıqlandırma olmadıqda, tranzistor bağlıdır, kollektor cərəyanı əhəmiyyətsizdir. İşıq şüaları bazanın /?-A7 qovşağına dəydikdə tranzistor açılır və onun kollektor cərəyanı kəskin şəkildə artır.

Fototransistorlar, fotorezistorlardan fərqli olaraq, yüksək sürətə malikdirlər və fotodiodlardan fərqli olaraq, gücləndirici xüsusiyyətlərə malikdirlər (Cədvəl EVIL).

Bir fototranzistor, ilk təxminə görə, adi bir tranzistorun kollektor qovşağına paralel olaraq bağlanmış ekvivalent fotodiod kimi təqdim edilə bilər. Fotocərəyan gücləndirmə əmsalı /7213 ilə düz mütənasibdir. buna görə də fototransistorun həssaslığı fotodioddan dəfələrlə yüksəkdir.

Fototranzistor sxemlərini hazırlayarkən nəzarət edilməli olan əsas parametr kollektor cərəyanıdır. Onun normasını aşmamaq üçün kollektor/emitterdə kifayət qədər böyük müqavimətlər quraşdırmaq lazımdır.

Fototransistorlar aşağıdakı şirkətlər tərəfindən istehsal olunur: Vishay, Kingbright, Avago Technologies və s. Tipik parametrlər: dalğa uzunluğu 550...570 və ya 830...930 nm, işıqlı vəziyyətdə kollektor cərəyanı 0,5...10 mA, yarım həssaslıq bucağı 15...60°, qalxma/düşmə vaxtı 2 …6 μs, iş temperaturu -55...+ 100°С, keçiricilik p-p-p.

İki və üç terminallı fototransistorlar var. Onlar bir-birindən ilk növbədə bazadan bir filialın olmaması / mövcudluğu ilə fərqlənirlər.

İki terminallı fototranzistorlarda xaricdən yalnız kollektor və emitentə daxil olmaq mümkündür. Bu, əməliyyat nöqtəsini sabitləşdirməyi çətinləşdirir və kameranı ətraf mühitin temperaturundan, xüsusən də zəif işıqda asılı edir.

İki terminallı fototransistorlar və kiçik ölçülü fotodiodlar vizual olaraq "əkiz qardaşlar" kimi oxşardır. Terminalları bir ohmmetr ilə yoxlamaq "nəyin nə olduğunu" tapmağa kömək edir. Onun terminallarında sınaq gərginliyi ən azı 0,7 V olmalıdır. Bir istiqamətdə müqavimət digərindən əhəmiyyətli dərəcədə böyükdürsə, o, bir fotodioddur. Böyük bir müqavimət hər iki istiqamətdə səslənirsə, bu, fototransistordur (və ya uğursuz fotodioddur).

Üç terminallı fototransistorlar iki terminaldan daha az yayılmışdır. Onları birləşdirmək üçün adi tranzistor dövrəsindən istifadə olunur, yəni rezistorlardakı bölücülərdən istifadə edərək əməliyyat nöqtəsini sabitləşdirir, əks əlaqə, istilik kompensasiyası və s.

Şəkildə. 3.48, a...e fototranzistorların MK-yə birbaşa qoşulmasının diaqramlarını göstərir. Şəkildə. 3.49, a...h tranzistor gücləndiriciləri olan dövrələri göstərir, Şəkildə. 3.50, a...g - mikrosxemlərdə gücləndiricilərlə.

düyü. 3.48. Fototransistorların MK-ya birbaşa qoşulması sxemləri:

a) fototranzistor 5L/ ümumi emitentli gücləndirici sxemə görə birləşdirilir. Kollektor mikro cərəyan rejimində işləməyə icazə verilir (rezistor RI-nin yüksək müqaviməti), lakin bu, temperaturun sabitliyini pisləşdirir. ADC girişi əvəzinə mikrokontrollerlər tez-tez “işığın yanması”/“işığın söndürülməsi” vəziyyətinin həddi fiksasiyası ilə adi rəqəmsal port xəttindən istifadə edirlər;

b) BL1, 5L2 fototranzistorlarının paralel qoşulması işığa həssaslığı artırır. Fototransistorlar müxtəlif işıq mənbələrindən gələn siqnallar üçün məntiqi OR funksiyasını yerinə yetirirlər. Kondansatör C/ impuls səsini azaldır. İkidən çox paralel fototransistor ola bilər;

c) impulslu və modulyasiya edilmiş işıq siqnallarının fotodetektoru. İzolyasiya kondansatörü C/ sayəsində cihaz işıqlandırmanın yavaş dəyişməsinə cavab vermir. Bir rezistor əvəzinə, MK-nın daxili "çəkmə" rezistorundan istifadə edə bilərsiniz;

d) fototranzistor BLI emitent izləyici sxeminə uyğun olaraq birləşdirilir. Kondansatör C/ impulslu "işıq" müdaxiləsini və fototransistor qapalı vəziyyətdə olduqda MK girişinə "sıza" bilən güclü elektrik müdaxiləsini azaldır;

e) üç terminallı fototransistor BLI-də əsas kran tranzistor VTI vasitəsilə əks əlaqəni təşkil etmək üçün istifadə olunur. Filtr RI, C1, modulyasiya tezliyi 100 Hz-dən aşağı olan işıq axını siqnallarını bloklayır (sensorun közərmə lampalarının "yanıb-sönməsinə" səbəb olmasını aradan qaldırmaq üçün);

f) kondansatör C/ və tranzistor VT1 80 Hz-dən aşağı modulyasiya tezliyi ilə işıq axını siqnallarını sıxışdırmaq üçün "yüngül yüksək ötürücü filtr" təşkil edir. Bu, MK girişinə 50 Hz közərmə lampalarının "yanıb-sönməsi" nəticəsində yaranan müdaxilənin qarşısını alır.

a) “Dendy” video oyun konsolundan “yüngül silah”ın giriş qovşağı. Fototransistor BL1 televizor ekranına yönəldilir. Rezistor /?2 qəbul diapazonunu tənzimləyir;

b) sahə effektli tranzistor VTI RI və R2 müqavimətlərinə uyğun gəlir\

c) müxtəlif keçiricilik KG/, KT'2 tranzistorlarına əsaslanan iki mərhələli gücləndirici fotosensor VI\-nin artan həssaslığını təmin edir.

d) müxtəlif fon parlaqlığına avtomatik tənzimləmə ilə "yüngül silah" üçün fotosensorun təkmilləşdirilmiş versiyası. VTI elementləri, R1, R2, dinamik cərəyan stabilizatorunu təşkil edir;

e) rezistor R2 belə bir vəziyyətdə seçilir ki, tranzistor VTI fototransistorun işıqlandırılmasının olmaması halında C1 kondensatoru səs-küyü süzür;

f) VTI, KT'2 sahə effektli tranzistorlarındakı Schmitt tetikleyicisi BL1 fotosensorunun cavab həddini təyin edir. Kondansatör C1 impulslu "işıq" müdaxiləsini aradan qaldırır;

g) VD1 diodları VTI\0 tranzistoru əsasında gücləndiricinin səs-küy toxunulmazlığını artırır

h) KG/... tranzistorlarında üç pilləli gücləndirici, ^L/ LED HL1 infraqırmızı sensordan bağlamaların qəbulunun əyani göstəricisi ilə.

düyü. 3.50. Mikrosxemlərdəki gücləndiricilər vasitəsilə fototranzistorları MK-ya bağlamaq sxemləri:

a) iki dəyişən rezistor R2, R3\ istifadə edərək, DAI wc inteqral komparatorlu fototranzistor sensoru BLI, parametrlərə nəzarətin geniş diapazonu.

b) DZ məntiq çipində Schmitt trigger) / səs-küy toxunulmazlığını yaxşılaşdırır və fototransistordan gələn siqnal kənarlarının dikliyini artırır VI\

c) fototranzistor ^L/ əməliyyatın dəqiqliyini artırmaq üçün xarici inteqrasiya edilmiş müqayisə aparatına DA1 qoşulur. Kondansatör C/ siqnal kənarlarının dikliyini artırır;

d) DA / ton dekoder çipindəki (Milli Yarımkeçirici) bir bant keçirici filtr BLI fototransistoru tərəfindən qəbul edilən impuls-modulyasiya edilmiş işıq siqnallarını emal edir. Süzgəcin mərkəzi tezliyi /^„[kHz] = 1 / (/?2[kOhm]-C4[μF]) düsturu ilə müəyyən edilir. Filtr bant genişliyi C2 kondansatörünün tutumu ilə tərs mütənasibdir. Rezistor /?/ 100…200 mV diapazonunda DAI üçün optimal giriş siqnalı səviyyəsini təyin edir.

1. Fotoresist: http://ali.ski/5GDvP7
2. Diodlar və rezistorlar: http://fas.st/KK7DwjyF
3. İnkişaf şurası: http://ali.ski/rq8wz8
4. Arduino uno: http://ali.ski/gC_mOa

Bu dərslikdə bir fotorezistoru Arduino-ya bağlayacağıq. daxili LED-i idarə edəcək.

Fotorezistor: İşığa məruz qaldıqda fotorezistorların müqaviməti azalır və qaranlıqda artır. Fotorezistorların istifadəsi asandır, lakin işıq səviyyələrindəki dəyişikliklərə olduqca yavaş reaksiya verir və çox aşağı effektivliyə malikdir. dəqiqlik. Tipik olaraq, fotorezistorların müqaviməti gündüz işığında 50 ohm-dan qaranlıqda 10 meqaohmdan çox dəyişə bilər.

Fotorezistorun özünü 10 kOhm rezistor vasitəsilə yerə bağlayacağıq və eyni ayağı Arduino analoq pin A0-a bağlayacağıq, fotorezistorun ikinci ayağı 5 voltluq Arduino-ya qoşulacaq. Bütün bunlar məqalənin əvvəlindəki diaqramda aydın şəkildə göstərilmişdir.

Fotorezistoru Arduino-ya düzgün birləşdirdikdən sonra aşağıdakı kodu kopyalamalı, Arduino ide proqramına yapışdırmalı və bütün bu proqram kodunu Arduino-ya yükləməlisiniz.

Int PhotosensorPin = A0; //Fotorezistorun qoşulduğu sancağı göstərin unsigned int sensorValue = 0; //Dəyərləri saxlamaq üçün dəyişən elan edin. void setup() ( pinMode(13, OUTPUT); Serial.begin(9600); ) void loop() ( sensorValue = analogRead(PhotosensorPin); // if(sensorValue) fotorezistordan dəyərləri oxuyun<700) digitalWrite(13, HIGH); //Включаем else digitalWrite(13, LOW); // Выключаем Serial.print(sensorValue, DEC); //Вывод данных с фоторезистора (0-1024) Serial.println(""); delay(500); }

Proqram kodunu Arduino-ya yüklədikdən sonra port monitorunu açmalısınız.

İndi fotorezistorun üzərinə işıq düşərsə və quraşdırılmış LED sönərsə, fotorezistoru əlinizlə örtün və bir anda LED-in yanacağını görəcəksiniz! Siz həmçinin port monitorunda fotorezistordan dəyərdəki dəyişiklikləri görə bilərsiniz.

Fotorezistorun necə işlədiyini nümayiş etdirən aşağıdakı videoda görmək olar.

Video:

İşığa həssas səthə düşən işıq şüalarının təsiri altında dəyişən və adi bir rezistor kimi tətbiq olunan gərginlikdən asılı olmayan elektrik müqaviməti.

Fotorezistorlar ən çox işığın varlığını və ya olmamasını aşkar etmək və ya işığın intensivliyini ölçmək üçün istifadə olunur. Qaranlıqda onların müqaviməti çox yüksəkdir, bəzən 1 meqaohm-a qədərdir, lakin LDR sensoru işığa məruz qaldıqda, onun müqaviməti işığın intensivliyindən asılı olaraq kəskin şəkildə, bir neçə on ohm-a qədər enir.

Fotorezistorlar işığın dalğa uzunluğuna görə dəyişən həssaslığa malikdirlər. Onlar fotodiodlar və fototransistorlar üçün populyarlıq baxımından aşağı olsalar da, bir çox cihazlarda istifadə olunur. Bəzi ölkələr ekoloji səbəblərdən qurğuşun və ya kadmium tərkibinə görə LDR-ləri qadağan etmişdir.

Tərif: Fotorezistor, intensiv işıqlandırma ilə müqaviməti azalan və olmadıqda artan bir işığa həssas elementdir.

Fotorezistorun xüsusiyyətləri

Fotorezistorların növləri və iş prinsipləri

İstehsalda istifadə olunan materiallara əsasən, fotorezistorları iki qrupa bölmək olar: daxili və xarici fotoelektrik effektli. Daxili fotoelektrik effektli fotorezistorların istehsalında silikon və ya germanium kimi qatqısız materiallardan istifadə olunur.

Cihaza dəyən fotonlar elektronların valentlik zolağından keçiricilik zolağına keçməsinə səbəb olur. Bu proses nəticəsində materialda çoxlu sayda sərbəst elektronlar meydana çıxır və bununla da elektrik keçiriciliyi yaxşılaşır və buna görə də müqavimət azalır.

Xarici fotoelektrik effekti olan fotorezistorlar, əlavə olaraq, bir qatqı maddəsinin əlavə edilməsi ilə materiallardan hazırlanır. Dopant, elektronların yerləşdiyi mövcud valentlik zolağının üstündə yeni enerji zolağı yaradır. Bu elektronlar daha kiçik enerji boşluğuna görə keçiricilik bandına keçid etmək üçün daha az enerji tələb edir. Bunun nəticəsidir ki, fotorezistor işığın müxtəlif dalğa uzunluqlarına həssasdır.

Bütün bunlara baxmayaraq, hər iki növ işıqlandırıldıqda müqavimətdə azalma göstərir. İşıq intensivliyi nə qədər yüksək olarsa, müqavimət bir o qədər aşağı düşür. Buna görə də, fotorezistorun müqaviməti işığın intensivliyinin tərs, qeyri-xətti funksiyasıdır.

Diaqramlarda fotorezistor aşağıdakı kimi təyin edilmişdir:

Dalğa uzunluğundan asılı olaraq fotorezistorun həssaslığı

Fotorezistorun həssaslığı işığın dalğa uzunluğundan asılıdır. Dalğa uzunluğu işləmə diapazonundan kənarda olarsa, işığın LDR-ə heç bir təsiri olmayacaq. LDR-nin bu işıq dalğa uzunluğu diapazonunda həssas olmadığını söyləmək olar.

Fərqli materiallar həssaslığa qarşı fərqli unikal spektral dalğa reaksiya əyrilərinə malikdir. Xarici olaraq, işığa bağlı rezistorlar ümumiyyətlə infraqırmızı (IR) meyli ilə daha uzun dalğa uzunluqları üçün nəzərdə tutulmuşdur. IR diapazonunda işləyərkən, istilik təsirləri səbəbindən fotorezistor müqavimətinin dəyişməsi səbəbindən ölçmələrə təsir edə biləcək həddindən artıq istiləşmədən qaçınmaq üçün diqqətli olmaq lazımdır.

Aşağıdakı şəkildə müxtəlif materiallardan hazırlanmış fotokeçirici detektorların spektral reaksiyası göstərilir.

Fotorezistor həssaslığı

Fotorezistorlar fotodiodlardan və fototransistorlardan daha aşağı həssaslığa malikdir. Fotodiodlar və fototransistorlar PN qovşağından elektronların və dəliklərin axını idarə etmək üçün işıqdan istifadə edən yarımkeçirici cihazlardır, fotorezistorlarda isə bu PN qovşağı yoxdur.

İşığın intensivliyi sabit səviyyədədirsə, LDR-lər də temperatur dəyişikliklərinə həssas olduğundan, temperatur dəyişiklikləri səbəbindən müqavimət hələ də əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Fotorezistorun bu keyfiyyəti onu işığın intensivliyini dəqiq ölçmək üçün yararsız edir.

Fotorezistorun ətaləti

Fotorezistorun digər maraqlı xüsusiyyəti, işıqlandırmanın dəyişməsi ilə müqavimətin dəyişməsi arasında ətalət (gecikmə vaxtı) olmasıdır.

Tam işıqlandırma zamanı müqavimətin minimuma enməsi təxminən 10 ms vaxt, qaraldıqdan sonra isə fotorezistorun müqavimətinin maksimuma yüksəlməsi üçün təxminən 1 saniyə vaxt lazımdır.

Bu səbəbdən işıqlandırmada qəfil dəyişikliklərin nəzərə alınması lazım olan tətbiqlərdə LDR istifadə edilə bilməz.

Fotorezistorların dizaynı və xüsusiyyətləri

Fotokeçiricilik ilk dəfə Seleniumda kəşf edildi və daha sonra oxşar xüsusiyyətlərə malik digər materiallar kəşf edildi. Müasir fotorezistorlar qurğuşun sulfidindən, qurğuşun selenidindən, indium antimonidindən, lakin əksər hallarda kadmium sulfiddən və kadmium seleniddən hazırlanır. Populyar kadmium sulfid LDR-lərə CDS fotorezistorları deyilir.

Kadmium sulfid fotorezistorunu hazırlamaq üçün yüksək dərəcədə təmizlənmiş kadmium sulfid tozu təsirsiz bağlayıcılarla qarışdırılır. Sonra bu qarışıq sıxılır və sinterlənir. Vakuumda, sarma yolu şəklində elektrodlarla bazaya bir fotosensitiv təbəqə tətbiq olunur. Sonra, fotosensitiv elementin çirklənməsinin qarşısını almaq üçün baza şüşə və ya plastik qabığa qoyulur.

Kadmium sulfidinin spektral reaksiya əyrisi insan gözününkinə uyğun gəlir. Pik həssaslığın dalğa uzunluğu təxminən 560-600 nm-dir ki, bu da spektrin görünən hissəsinə uyğundur. Qeyd etmək lazımdır ki, qurğuşun və ya kadmium olan cihazlar RoHS standartlarına uyğun deyil və RoHS qanunlarına riayət edən ölkələrdə istifadəsi qadağandır.

Fotorezistorların tətbiqi nümunələri

Fotorezistorlar ən çox işığın varlığını və ya olmamasını aşkar etmək və ya işığın intensivliyini qeyd etmək lazım olduqda işıq sensoru kimi istifadə olunur. Nümunələr avtomatik küçə işıqlandırma açarları və foto ekspozisiya sayğaclarıdır. Fotorezistordan istifadə nümunəsi olaraq, küçə işıqlandırması üçün fotorelay dövrəsini təqdim edirik.

Küçə işıqlandırması üçün foto rele

Bu foto rele sxemi gecə düşəndə ​​avtomatik olaraq küçə işıqlandırmasını yandırır və işıqlananda sönür. Əslində, bu sxemdən istənilən növ avtomatik gecə işıqlandırmasını həyata keçirmək üçün istifadə edə bilərsiniz.

Fotorezistor (R1) işıqlandırıldıqda, onun müqaviməti azalır, dəyişən rezistor R2-də gərginlik düşməsi yüksək olacaq, bunun nəticəsində tranzistor VT1 açılır. Kollektor VT1 (BC107) tranzistor VT2 (SL100) bazasına qoşulur. Transistor VT2 bağlıdır və rele enerjisizdir. Gecə düşəndə ​​LDR müqaviməti artır, dəyişən rezistor R2 üzərindəki gərginlik azalır və tranzistor VT1 bağlanır. Öz növbəsində, tranzistor VT2 açılır və lampanı yandıran röleyə gərginlik verir.

Yeni məqalələr

● Layihə 13: Fotorezistor. Biz işıqlandırmanı işıqlandırma və ya söndürmə LEDləri ilə emal edirik

Bu təcrübədə işıqlandırmanın ölçülməsi üçün analoq sensor - fotorezistor ilə tanış olacağıq (şəkil 13.1).

Tələb olunan komponentlər:

Fotorezistorun ümumi istifadəsi işıqlandırmanı ölçməkdir. Qaranlıqda onun müqaviməti olduqca yüksəkdir. İşıq bir fotorezistora dəydikdə müqavimət işıqlandırma ilə mütənasib olaraq azalır. Fotorezistorun Arduino ilə əlaqə diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir. 13.2. İşıqlandırmanı ölçmək üçün yuxarı qolun fotorezistorla, aşağı qolu kifayət qədər böyük bir dəyərə malik adi bir rezistorla təmsil olunacaq bir gərginlik bölücü yığmaq lazımdır. 10 kOhm rezistordan istifadə edəcəyik. Ayırıcının orta qolunu Arduino-nun A0 analoq girişinə bağlayırıq.

düyü. 13.2. Fotorezistor üçün Arduino ilə əlaqə diaqramı

Analoq məlumatların oxunması və serial porta göndərilməsi üçün eskiz yazaq. Eskizin məzmunu Siyahı 13.1-də göstərilmişdir.

Daxili işıq; // fotorezistor məlumatlarını saxlamaq üçün dəyişən boş quraşdırma()( Serial.begin(9600 ); ) boş döngə()( işıq = analogRead(0); Serial.println(işıq); gecikmə (100); )
Qoşulma qaydası:

1. Şəkildəki diaqrama uyğun olaraq fotorezistoru birləşdirin. 13.2.
2. Listing 13.1-dən eskizi Arduino lövhəsinə yükləyin.
3. Fotorezistorun işıqlandırılmasını əl ilə tənzimləyirik və dəyişən dəyərlərin seriya portuna çıxışını müşahidə edirik, otaq tam işıqlandırıldıqda və işıq axını tamamilə bloklandıqda oxunuşları xatırlayırıq.

İndi 8 LED-dən ibarət LED sırasını istifadə edərək işıq göstəricisi yaradaq. Yanan LED-lərin sayı cari işıqlandırmaya mütənasibdir. LEDləri Şəkildəki diaqrama uyğun olaraq yığırıq. 13.3, nominal dəyəri 220 Ohm olan məhdudlaşdırıcı rezistorlardan istifadə etməklə.

düyü. 13.3. Fotorezistor və LED-lərin Arduino-ya qoşulma diaqramı

// LEDləri birləşdirmək üçün əlaqə saxlayın const int ledləri=(3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ); const int LIGHT=A0; // Fotorezistor girişi üçün Pin A0 const int MIN_LIGHT=200 ; // Aşağı işıqlandırma həddi const int MAX_LIGHT=900 ; // yuxarı işıqlandırma həddi // Fotorezistor məlumatlarını saxlamaq üçün dəyişən int val = 0; boş quraşdırma(){ // LED sancaqlarını çıxış kimi konfiqurasiya edinüçün (int i=0;i<8 ;i++) pinMode(leds[i],OUTPUT); } boş döngə()(val = analoqOxu (İŞIQ); // Fotorezistorun oxunuşlarını oxuyun // map() funksiyasından istifadə etməklə val = xəritə(val, MIN_LIGHT, MAX_LIGHT, 8, 0); // həddi aşmamaq üçün məhdudlaşdırın val = məhdudlaşdırma(val, 0, 8); // işıqlandırmaya mütənasib olaraq LED-lərin sayını yandırın, // qalanını söndürünüçün (int i=1;i<9 ;i++) { if (i>=val) // LED-ləri yandırın digitalWrite (ledlər, YÜKSƏK); başqa // LEDləri söndürün digitalWrite (ledlər, LOW); ) gecikmə (1000); // növbəti ölçmədən əvvəl fasilə }
Qoşulma qaydası:

1. Şəkildəki diaqrama uyğun olaraq fotorezistor və LED-ləri birləşdirin. 13.3.
2. Listing 13.2-dən eskizi Arduino lövhəsinə yükləyin.
3. Fotorezistorun işıqlandırılmasını əl ilə tənzimləyirik və yanan LED-lərin sayı ilə cari işıqlandırma səviyyəsini təyin edirik (şəkil 13.3).

Əvvəlki eskizdən istifadə edərək təcrübə apararkən yadda qalan dəyərlərdən aşağı və yuxarı işıqlandırma hədlərini alırıq (Siyahı 13.1). Aralıq işıqlandırma dəyərini 8 dəyər (8 LED) ilə miqyaslayırıq və aşağı və yuxarı sərhədlər arasındakı dəyərə mütənasib olaraq LED sayını işıqlandırırıq.

Proqram siyahıları