Фоторезистор 5506
Фоторезистор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при попадании на него света. У него нет p-n перехода, благодаря этому он обладает одинаковой проводимостью независимо от протекания через него тока.
Фоторезистивный эффект — это изменение электрического сопротивления полупроводника от действия света.
Фоторезистор изменяет сопротивление зависимости от силы падающего на него света.
Максимальное сопротивление в темноте, и оно постепенно уменьшается в зависимости от освещения.
Условное обозначение на схеме
В DipTrace
В fritzing
Материалы, конструкция
Для изготовления фоторезисторов используют полупроводниковые материалы.
Для измерения видимого света используются фоторезисторы из селенида (Se) и сульфида кадмия (CdS).
Для регистрации инфракрасного излучения используются Ge, Si, PbS, PbSe, PbTe, InSb, InAs, HgCdTe.
Полупроводник наносится на диэлектрическую подложку, стеклянную или кварцевую, в виде тонкого слоя или вырезают в виде тонкой пластинки из монокристалла, затем делают выводы и размещают всё это в корпусе.
Параметры
Чувствительность — отношение изменения напряжения на единицу мощности падающего излучения (при номинальном значении напряжения питания);
Порог чувствительности — величина минимального сигнала, регистрируемого фоторезистором, к единице полосы рабочих частот.
Погрешность измерения
Каждый фоторезистор немного отличается от другого, но иногда могут быть и значительные отличия. И не важно, что они из разных партий или из одной.
Преимущества
Они маленькие, недорогие, мало энергозатратные, легки в использовании, практически не подвержены износу. Для сверхточных измерений их конечно использовать нельзя, но нам и не надо. В наших разработках десятки Ом – это не критично.
В основном мы будем использовать фоторезистор для определения 3-х – 4-х позиций
- очень темно,
- темно,
- пасмурно,
- светло,
- очень светло,
- ярко.
Недостатки
Главный недостаток – это чувствительность к спектру. В зависимости от спектра падающего света сопротивление меняется очень сильно.
Низкая скорость реакции на изменение освещённости, так же очень сильный недостаток. При мигании света датчик просто не успевает среагировать. При большой частоте мигания, фоторезистор вообще не сработает.
Достоинства
Они маленькие, недорогие, мало энергозатратные, легки в использовании, практически не подвержены износу.
Применение
Фоторезисторы используют
для:
- определения интенсивности освещения,
- при сортировке и счёте готовой продукции,
- для контроля качества и готовности самых различных деталей;
- управления освещением для уличных фонарей.
- в полиграфической промышленности для обнаружения обрывов бумажной ленты,
- контроля количества листов бумаги,
- подаваемых в печатную машину;
- в медицине, сельском хозяйстве и других областях.
в:
- игрушках,
- гаджетах
- в проигрывателях CD дисков
- фотоэкспонометрах старых фотоаппаратов
- лампах,
- детекторах дыма и пламени
- камерах,
- в системах охраны
- других отраслях промышленности.
Так что же такое фоторезисторы.
В первую очередь это всё-таки Резисторы, но от обычного его отличает то, что он изменяет своё сопротивление (Ом) в зависимости от попадания на него света
Технические характеристики
Datasheet
- Фоторезистор модель: GL5506
- Максимальное напряжение: 100 Вольт
- Максимальная потребляемая мощность: 90 мВт
- Температура окружающей среды (° C): -30 ... +70
- Спектральная чувствительность: 540 нм
- Световое сопротивление (10Lux): 2-6 кОм
- Темновое сопротивление: 0,15 мОм = 150 кОм
- Время отклика мин-макс: 30-40 мс
- Размеры: 5.0х4.3 мм
Как написано выше все изделия отличаются друг от друга, поэтому при их использовании надо их подстраивать под свои задачи. Для использования более одного фоторезистора надо знать их характеристики.
Сопротивление
Темно от 150 кОм (может достигать 10 МОм.)
Светло 10 кОм
Чувствительность
от 400 нм до 600 нм, но не на всех частотах чувствительность одинаковая.
На заводе фоторезисторы настраиваются на длину волны от красного до зелёного света.
Напряжение
До 100 Вольт
Делитель напряжения
Фоторезистор работает по схеме делителя напряжения с дополнительным сопротивлением. Одно плечо изменяется от уровня освещённости, второе – подаёт напряжение на аналоговый вход.
В Arduino – это напряжение преобразуется в цифровые данные через АЦП (Аналогово-Цифровой Преобразователь).
Подключается фоторезистор к аналоговому порту Arduino А0- А7 для измерения значений уровня освещенности или к цифровому, если нужно определить лишь наличие или отсутствие света.
В зависимости от того, подключен фоторезистор (к плюсу или земле) будет подаваться повышенное или уменьшенное напряжение.
Если вывод фоторезистора подключена к земле, то максимальное значение напряжения будет соответствовать темноте, а минимальное – освещённости.
При подключении к + питания, значения изменятся на противоположные.
Рассмотрим, что же такое делитель напряжения.
Таблица значений изменения выходного напряжения в зависимости от падения сопротивления и при постоянном напряжении 5 Вольт
| R1(фоторезистор) | R2 | Uвых |
| 100 Ом | 10 кОм | 49,5 мВ |
| 100 Ом | 1 кОм | 454,5 мВ |
| 500 Ом | 10 кОм | 238,1мВ |
| 500 Ом | 1 кОм | 1,6 мВ |
| 1 кОм | 10 кОм | 454,5 мВ |
| 1 кОм | 1 кОм | 2,5 В |
| 2 кОм | 10 кОм | 833,3 мВ |
| 2 кОм | 1 кОм | 3,3 В |
| 4 кОм | 10 кОм | 1,42 В |
| 4 кОм | 1 кОм | 4 В |
| 6 кОм | 10 кОм | 1,87 В |
| 6 кОм | 1 кОм | 4,28 В |
| 10 кОм | 10 кОм | 2,5 В |
| 10 кОм | 1 кОм | 4,54 В |
| 30 кОм | 10 кОм | 3,75 В |
| 30 кОм | 1 кОм | 4,83 В |
| 100 кОм | 10 кОм | 4,54 В |
| 100 кОм | 1 кОм | 4,95 В |
| 200 кОм | 10 кОм | 4,76 В |
| 200 кОм | 1 кОм | 4,97 В |
Теперь поговорим про резистор R2.
Он нужен для ограничения тока в цепи и для формирования нужного напряжение.
Чтобы вход Arduino не сгорел при очень ярком освещении фоторезистора (сопротивление маленькое), нужно ограничить ток.
А формирование напряжения – для необходимого значения на аналоговом порту.
Меняя значение резистора, мы можем устанавливать значение чувствительности в «темную» или «светлую» сторону.
10 кОм даст быстрое переключение наступления света.
1 кОм более точно определяет высокий уровень освещенности.
Можно поставить переменный резистор и настроить точное значения срабатывания.
Измерение уровня освещенности
Тестирование фоторезистора на примере двух образцов из одной партии.
Будем использовать мультиметр в режиме измерения сопротивления и R2=10 кОм.
Картинки Светло 1-2
Картинки темно 1-2
Картинки нейтрально 1-2
Сопротивление R2 стоит применять разные в зависимость от места расположения фоторезистора.
Если вы планируете располагать схему в ярко освещённой местности, то лучше поставить резистор 1 кОм, но тогда будут проблемы с определением темноты.
Попробуйте различные варианты с резисторами от 1 до 10 кОм.
Теперь подключим фоторезистор 5506 к Arduino.
Фоторезистор, как и обычный резистор не имеет полярности и поэтому всё равно как вы его подключите.
Подключаем к любому из Аналоговых входов.
Вот схема подключения.
Подключать можно как к 5 Вольт, так и 3,3 Вольт выходам Arduino.
Дополнительные материалы и примеры
"Пишем свой первый скетч" Урок № 1
"Подключение фоторезистора к плате Ардуино" Урок № 2
Фоторезистор 5506
Аналоговые порты Arduino
Arduino Nano загрузка скетча
Ардуино для Новичков. 5 простых скетчей и 5 идей