فوتوسل چيست و جه كاربردي دارد؟

فوتوسل چيست و جه كاربردي دارد؟

فوتوسل چيست؟

يك سنسور حساس نسبت به نور مي باشد كه در اثر برخورد اشعه هاي نوري باصفحه آن ايجاد ولتاژ مي كند. به وسيله اين ولتاژ مي توان رله موجود در مدار را قطع و وصل كرد.

مي توان گفت فوتوسل يك مقاومتي است كه مانند مقاومت هاي متغير به كمك تابش نور مقدار آن تغيير مي كند. نام فوتوسل به اختصار LDR يا (Light Dependent Resistor) مي باشد كه به معناي مقاومت متكي به نور مي باشد اين سنسور نوري ۲ پايه دارد.

در ساختمان فوتوسل از يك ماده معمولي مانند سولفيد كادميوم استفاده مي شود. هنگام استفاده از فوتوسل بايد سطح خارجي آن را تميز كنيد تا در معرض مستقيم نور قرار بگيرد. در غير اين صورت وقتي اين لايه با گرد و خاك پوشيده شده باشد نور رسيده به آن كاهش مي يابد و مقاومتش افزايش مي يابد.

فوتوسل از چه قطعاتي تشكيل شده است؟

معمولا فوتوسل از دو الكترود به همراه يك ماده با نام سولقيد كادميوم، همچنين از مواد حساس به نور و دو پايه خروچي تشكيل شده است. وقتي نور به ماده حساس برخورد كند، موجب مي شود كه الكترون هاي والانس اتم سازنده آن، انرژي نور را دريافت نمايد و از اتم جدا شود در اثر حركت الكترون هاي آزاد شده جريان الكتريسته ايجاد مي شود. به اين ترتيب هرچه مقدار نور تابيده شده بيشتر باشد تعداد الكترون هاي آزاد شده بيشتر مي شود و باعث افزايش حريان الكتريكي مي شود. لازم به تذكر است كه فوتوسل را در مراكز برق نصب مي كنند كه همراه آن يك تقويت كننده موجود مي باشد و به اين وسيله تغييرات  جريان را در اثر نور تقويت كرده و رله راه اندازي مي شود.

چگونگي عملكرد فوتوسل :

وقتي به فوتوسل نور بتابد و مقدار نور تابيده شده كم باشد، مقاومت آن زياد مي شود اما هنگامي كه نورتابيده شده زياد شود مقاومت آن كم مي شود. بايد دانست كه نور يك تابش الكترومغناطيسي مي باشد. زماني كه با شدت هاي مختلفي به سطح فوتوسل مي تابد مقاومت آن تغيير مي كند. عملكرد فوتوسل بر اثر رسانايي نور است، بنابراين جهت ساختن يك فوتوسل لازم است يك ماده حساس به نور را در سطح خارجي قرار دهيم. بنابراين مانند چشم انسان نسبت به نور هاي وارد شده به آن حساس مي باشد. اين اثر رسانايي نوري، به علت خاصيت برخي از مواد مي باشد كه به وسيله تابش نور موجب تغيير رسانايي الكتريكي مي شود.

كار فوتوسل چيست؟

فوتوسل يك سنسور از جسم نيمه هادي با مقاومت زياد ايجاد شده است هنگامي كه محيط روشن باشد فوتوسل ولتاژي ايجاد مي كند و به وسيله اين ولتاژ به رله فرمان داده مي شود كه مدار قطع شود. وقتي محيط تاريك شود با توجه به اين كه نوري دريافت نمي شود پس ولتاژي ايجاد نشده و فرامين به رله نمي رسد تا مدار قطع شود بنابراين برق معابر روشن مي شود.

از نور در سلول هاي هادي نور يا فوتو كانداكتيو جهت تنظيم جريان استفاده مي كنند. بنابراين وقتي در شرايط تاريكي يا روشنايي محيط  قرار بگيرد به كمك اين وسيله مي تواند وضعيت نور را به كنترل كننده گزارش نمايد.

از فوتوسل چگونه استفاده مي شود؟

1. معمولا از فوتوسل براي خاموش يا روشن كردن اتوماتيك لامپ هاي منازل و خيابان ها استفاده مي شود. به اين وسيله مصرف برق به شكل چشم گيري كاهش مي يابد و مصرف انرژي صرفه جويي مي شود.

چگونگي عملكرد فوتوسل به اين شكل است كه وقتي در طول روز باشد فوتوسل به علت نور زياد مقاومت كمي دارد و به وسيله رله اي ( نوعي كليد اتوماتيك قطع و وصل) مدار روشنايي را قطع كرده و لامپ ها خاموش مي شوند. وقتي شب فرا مي رسد و نور وجود نداشته باشد مقاومت زياد مي شود و جريان به رله نمي رسد تا رله مدار در وضعيت روشن قرار بگيرد. بنابراين لامپ خيابان ها روشن مي شود. براي تقويت جريان از يك ترانزيستور استفاده مي شود به اين علت كه فوتوسل نمي تواند به تنهايي جريان لازم براي رله را فراهم كند. بنابراين جهت خاموش و روشن كردن اتوماتيك لامپ هاي معابر، راه پله ها، باغ هاي بزرگ، حياط، محوطه پارك و ويلا ها بسيار كاربرد دارد. همچنين براي تنظيم نور محيط منزل و قطع و وصل كردن تابلوهاي تجاري نيز مورد استفاده قرار مي گيرد.

2. يكي ديگر از مصارف فوتوسل جهت سلول هاي خورشيدي مي باشد. به اين ترتيب كه نور تابيده شده توسط خورشيد را به برق تبدل مي كنند و از اين طريق جهت توليد انرژي الكتريكي پاك مورد استفاده قرار مي گيرد. امروزه با توجه به كاهش آلودگي هاي زيست محيطي از اين روش بسيار استقبال مي شود. در حال حاضر به وسيله باتري هاي خورشيدي سيليسيم جهت تامين انرژي ماهواره اي زمين و سفينه هاي فضايي به كار گرفته مي شود.
3. يكي ديگر از كاربرد هاي فوتوسل را مي توان به سنسورهاي تشخيص دود نام برد. به اين ترتيب كه با كمك فوتوسل مي توان يك مدار حساس نسبت به دود طراحي كرد كه كاربرد زيادي در شرايط كنوني دارد و شركت هاي توليد كننده زيادي انواع مختلف آن را طراحي مي كنند.
4. عملكرد فوتوسل در لنز دوربين عكاسي: از مصارف فوتوسل كه بسيار كاربردي نيز مي باشد مي توان به لنز دوربين هاي عكاسي اشاره كرد كه وقتي شرايط نوري تغيير كند دوربين قادر  مي باشد طبق شرايط تغيير الگو دهد و عكسي با كيفيت مطلوب گرفته مي شود.
5. نمونه ديگر فوتوسل ها شامل فوتوسل پريزي مي شود كه به وسيله پريزهاي برق استاندارد عمل مي كنند و موجب سهولت در قطع و وصل چراغ مطالعه يا آباژور مي شوند.

انواع فوتوسل:

معمولا اين سنسورها به دو دسته اساسي تقسيم مي شوند:

 فوتوسل  دروني:

از مواد نيمه هادي  خالص مانند سيليسيوم يا ژرمانيوم تهيه مي شوند كه اين عناصر داراي ۴ الكترون والانس مي باشند و هنگامي كه در كنار يكديگر قرار مي گيرند به صورت جفت جفت پيوند كوولانسي ايجاد مي كنند. اغلب تعداد كمي از آن ها با دريافت انرژي به الكترون آزاد تبديل مي شوند و باعث برقرار شدن جريان مي شوند و جريان كمي را عبور مي دهند.

فوتوسل بيروني:

اين نوع از فوتوسل ها از سيليسيوم و ناخالصي هايي همانند فسفر توليد مي شوند. هر اتم سيليسيوم ۴ و هر اتم فسفر ۵ الكترون والانس دارند كه وقتي در كنار هم قرار بگيرند۴ پيوند كوولانسي بين الكترون ها ايجاد مي شود و تنها يك الكترون فسفر بدون پيوند باقي مي ماند. اين الكترون با دريافت انرژي نور تبديل به الكترون آزاد مي شود و باعث انتقال جريان مي شود. معمولا در اين نوع فوتوسل ها مقدار ناچيز نور باعث مي شود جريان به سرعت افزايش پيدا كند .

اختلاف بين فوتوسل بيروني با دروني در ناخالصي عنصر مي باشد كه در فوتوسل بيروني با افزودن مقدار اندكي ناخالصي مي توانيم ميليون ها الكترون ازاد در سيستم ايجاد كنيم.

 فوايد و معايب فوتوسل كدامند؟

 از مزاياي فوتوسل مي توان به اندازه كوچك، قيمت مناسب و سهولت در جابجايي آن اشاره داشت و از معايب فوتوسل ها  مي توان به دقت مقاومت نوري بسيار كم اين ابزار اشاره كرد.

مطالب مرتبط:

• شارژر معمولي با شارژر مغناطيسي چه تفاوتي دارد؟
• ماژول بلوتوثی چیست؟ و آیا میدانید چه کاربردهایی دارد؟
• آشنايي با سيستم هاي صوتي