فوتوسل چیست و جه کاربردی دارد؟
فوتوسل چیست و جه کاربردی دارد؟
فوتوسل چیست؟
یک سنسور حساس نسبت به نور می باشد که در اثر برخورد اشعه های نوری باصفحه آن ایجاد ولتاژ می کند. به وسیله این ولتاژ می توان رله موجود در مدار را قطع و وصل کرد.
می توان گفت فوتوسل یک مقاومتی است که مانند مقاومت های متغیر به کمک تابش نور مقدار آن تغییر می کند. نام فوتوسل به اختصار LDR یا (Light Dependent Resistor) می باشد که به معنای مقاومت متکی به نور می باشد این سنسور نوری 2 پایه دارد.
در ساختمان فوتوسل از یک ماده معمولی مانند سولفید کادمیوم استفاده می شود. هنگام استفاده از فوتوسل باید سطح خارجی آن را تمیز کنید تا در معرض مستقیم نور قرار بگیرد. در غیر این صورت وقتی این لایه با گرد و خاک پوشیده شده باشد نور رسیده به آن کاهش می یابد و مقاومتش افزایش می یابد.
فوتوسل از چه قطعاتی تشکیل شده است؟
معمولا فوتوسل از دو الکترود به همراه یک ماده با نام سولقید کادمیوم، همچنین از مواد حساس به نور و دو پایه خروچی تشکیل شده است. وقتی نور به ماده حساس برخورد کند، موجب می شود که الکترون های والانس اتم سازنده آن، انرژی نور را دریافت نماید و از اتم جدا شود در اثر حرکت الکترون های آزاد شده جریان الکتریسته ایجاد می شود. به این ترتیب هرچه مقدار نور تابیده شده بیشتر باشد تعداد الکترون های آزاد شده بیشتر می شود و باعث افزایش حریان الکتریکی می شود. لازم به تذکر است که فوتوسل را در مراکز برق نصب می کنند که همراه آن یک تقویت کننده موجود می باشد و به این وسیله تغییرات جریان را در اثر نور تقویت کرده و رله راه اندازی می شود.
چگونگی عملکرد فوتوسل :
وقتی به فوتوسل نور بتابد و مقدار نور تابیده شده کم باشد، مقاومت آن زیاد می شود اما هنگامی که نورتابیده شده زیاد شود مقاومت آن کم می شود. باید دانست که نور یک تابش الکترومغناطیسی می باشد. زمانی که با شدت های مختلفی به سطح فوتوسل می تابد مقاومت آن تغییر می کند. عملکرد فوتوسل بر اثر رسانایی نور است، بنابراین جهت ساختن یک فوتوسل لازم است یک ماده حساس به نور را در سطح خارجی قرار دهیم. بنابراین مانند چشم انسان نسبت به نور های وارد شده به آن حساس می باشد. این اثر رسانایی نوری، به علت خاصیت برخی از مواد می باشد که به وسیله تابش نور موجب تغییر رسانایی الکتریکی می شود.
کار فوتوسل چیست؟
فوتوسل یک سنسور از جسم نیمه هادی با مقاومت زیاد ایجاد شده است هنگامی که محیط روشن باشد فوتوسل ولتاژی ایجاد می کند و به وسیله این ولتاژ به رله فرمان داده می شود که مدار قطع شود. وقتی محیط تاریک شود با توجه به این که نوری دریافت نمی شود پس ولتاژی ایجاد نشده و فرامین به رله نمی رسد تا مدار قطع شود بنابراین برق معابر روشن می شود.
از نور در سلول های هادی نور یا فوتو کانداکتیو جهت تنظیم جریان استفاده می کنند. بنابراین وقتی در شرایط تاریکی یا روشنایی محیط قرار بگیرد به کمک این وسیله می تواند وضعیت نور را به کنترل کننده گزارش نماید.
از فوتوسل چگونه استفاده می شود؟
- معمولا از فوتوسل برای خاموش یا روشن کردن اتوماتیک لامپ های منازل و خیابان ها استفاده می شود. به این وسیله مصرف برق به شکل چشم گیری کاهش می یابد و مصرف انرژی صرفه جویی می شود.
چگونگی عملکرد فوتوسل به این شکل است که وقتی در طول روز باشد فوتوسل به علت نور زیاد مقاومت کمی دارد و به وسیله رله ای ( نوعی کلید اتوماتیک قطع و وصل) مدار روشنایی را قطع کرده و لامپ ها خاموش می شوند. وقتی شب فرا می رسد و نور وجود نداشته باشد مقاومت زیاد می شود و جریان به رله نمی رسد تا رله مدار در وضعیت روشن قرار بگیرد. بنابراین لامپ خیابان ها روشن می شود. برای تقویت جریان از یک ترانزیستور استفاده می شود به این علت که فوتوسل نمی تواند به تنهایی جریان لازم برای رله را فراهم کند. بنابراین جهت خاموش و روشن کردن اتوماتیک لامپ های معابر، راه پله ها، باغ های بزرگ، حیاط، محوطه پارک و ویلا ها بسیار کاربرد دارد. همچنین برای تنظیم نور محیط منزل و قطع و وصل کردن تابلوهای تجاری نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
- یکی دیگر از مصارف فوتوسل جهت سلول های خورشیدی می باشد. به این ترتیب که نور تابیده شده توسط خورشید را به برق تبدل می کنند و از این طریق جهت تولید انرژی الکتریکی پاک مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه با توجه به کاهش آلودگی های زیست محیطی از این روش بسیار استقبال می شود. در حال حاضر به وسیله باتری های خورشیدی سیلیسیم جهت تامین انرژی ماهواره ای زمین و سفینه های فضایی به کار گرفته می شود.
- یکی دیگر از کاربرد های فوتوسل را می توان به سنسورهای تشخیص دود نام برد. به این ترتیب که با کمک فوتوسل می توان یک مدار حساس نسبت به دود طراحی کرد که کاربرد زیادی در شرایط کنونی دارد و شرکت های تولید کننده زیادی انواع مختلف آن را طراحی می کنند.
- عملکرد فوتوسل در لنز دوربین عکاسی: از مصارف فوتوسل که بسیار کاربردی نیز می باشد می توان به لنز دوربین های عکاسی اشاره کرد که وقتی شرایط نوری تغییر کند دوربین قادر می باشد طبق شرایط تغییر الگو دهد و عکسی با کیفیت مطلوب گرفته می شود.
- نمونه دیگر فوتوسل ها شامل فوتوسل پریزی می شود که به وسیله پریزهای برق استاندارد عمل می کنند و موجب سهولت در قطع و وصل چراغ مطالعه یا آباژور می شوند.
انواع فوتوسل:
معمولا این سنسورها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
فوتوسل درونی:
از مواد نیمه هادی خالص مانند سیلیسیوم یا ژرمانیوم تهیه می شوند که این عناصر دارای 4 الکترون والانس می باشند و هنگامی که در کنار یکدیگر قرار می گیرند به صورت جفت جفت پیوند کوولانسی ایجاد می کنند. اغلب تعداد کمی از آن ها با دریافت انرژی به الکترون آزاد تبدیل می شوند و باعث برقرار شدن جریان می شوند و جریان کمی را عبور می دهند.
فوتوسل بیرونی:
این نوع از فوتوسل ها از سیلیسیوم و ناخالصی هایی همانند فسفر تولید می شوند. هر اتم سیلیسیوم 4 و هر اتم فسفر 5 الکترون والانس دارند که وقتی در کنار هم قرار بگیرند4 پیوند کوولانسی بین الکترون ها ایجاد می شود و تنها یک الکترون فسفر بدون پیوند باقی می ماند. این الکترون با دریافت انرژی نور تبدیل به الکترون آزاد می شود و باعث انتقال جریان می شود. معمولا در این نوع فوتوسل ها مقدار ناچیز نور باعث می شود جریان به سرعت افزایش پیدا کند .
اختلاف بین فوتوسل بیرونی با درونی در ناخالصی عنصر می باشد که در فوتوسل بیرونی با افزودن مقدار اندکی ناخالصی می توانیم میلیون ها الکترون ازاد در سیستم ایجاد کنیم.
فواید و معایب فوتوسل کدامند؟
از مزایای فوتوسل می توان به اندازه کوچک، قیمت مناسب و سهولت در جابجایی آن اشاره داشت و از معایب فوتوسل ها می توان به دقت مقاومت نوری بسیار کم این ابزار اشاره کرد.