Bu sayfada
LDR, Işığa Bağımlı Direnç (Light-Dependent Resistor) anlamına gelir. Hassas yüzeyine daha fazla ışık ulaştığında elektriksel direnci normalde azalan, pasif, iki terminalli bir ışık sensörüdür. LDR aynı zamanda şu isimlerle de adlandırılır: fotodirenç, fotokondüktif hücre, veya bazen fotosel.
Bir fotodiyot veya fototransistörün aksine, bir LDR kendi başına tanımlı bir akım çıkışı üretmez. Değişken bir direnç gibi davranır, bu nedenle pratik bir devre onu normalde sabit bir direnç, karşılaştırıcı, transistör, röle veya kontrolör girişi ile birleştirir.
| LDR hızlı bilgi | Cevap |
|---|---|
| Tam adı | Işığa Bağımlı Direnç |
| Bileşen tipi | Pasif fotokondüktif sensör |
| Terminaller | İki |
| Polarite | Hiçbiri |
| Daha fazla ışık normalde şuna neden olur: | Daha düşük direnç |
| Daha az ışık normalde şuna neden olur: | Daha yüksek direnç |
| Yaygın devre rolü | Bir gerilim bölücünün bir elemanı |
| Ana sınırlama | Yarı iletken fotodedektörlere kıyasla doğrusal olmayan ve nispeten yavaş tepki |
LDR, VIOX içinde yer alan kısaltmalardan biridir Elektriksel Tam Açılımlar referansı. Bu makale, bu tanımın arkasındaki elektriksel davranışı açıklamaktadır.
Elektrik ve Elektronik İşlerinde LDR Ne Anlama Gelir?
İsim, bileşeni doğrudan tanımlar:
- Işığa bağımlı direncinin üzerine düşen ışıkla değiştiği anlamına gelir.
- Direnç elektriksel değişkenin ohm cinsinden ölçülen direnç olduğu anlamına gelir.
Karanlıkta, ışığa duyarlı malzemede nispeten az sayıda yük taşıyıcısı mevcuttur, bu nedenle direnç yüksektir. Malzeme uygun ışığı soğurduğunda, ek yük taşıyıcıları kullanılabilir hale gelir ve iletkenlik artar. Dolayısıyla direnç düşer.
Bu ters orantı, tanımlayıcı davranıştır:
Daha yüksek aydınlık düzeyi genellikle daha düşük LDR direnci üretir; daha düşük aydınlık düzeyi genellikle daha yüksek LDR direnci üretir.
“Genellikle” kelimesi önemlidir. Kesin direnç; cihaz malzemesine, ışığın dalga boyuna, aydınlık düzeyine, sıcaklığa, önceki maruziyete ve üretici tarafından belirtilen test yöntemine bağlıdır.
LDR ile fotodirenç aynı şey midir?
Evet. LDR ve fotodirenç normalde aynı bileşen sınıfını ifade eder. “Fotokondüktif hücre”, cihaz fotokondüktivite yoluyla çalıştığı için daha açıklayıcı bir teknik terimdir.
“Fotosel” terimi bir LDR'yi de ifade edebilir, ancak daha geniş kapsamlıdır ve diğer ışığa duyarlı cihazları veya komple kontrol düzeneklerini ifade edebilir. Bu nedenle bir malzeme listesi, sadece “fotosel” ifadesine güvenmek yerine kesin bileşen adını ve parça numarasını kullanmalıdır.
LDR Nasıl Çalışır?
Bir LDR, iki iletken terminal arasında oluşturulmuş ışığa duyarlı bir yarı iletken yol kullanır. Bu yol, kompakt bir algılama alanı üzerinde kullanışlı bir direnç sağlamak için genellikle serpantin şeklinde düzenlenir.
Çalışması şuna dayanır: fotokondüktivite:
- Düşük ışıkta, malzeme az sayıda hareketli yük taşıyıcısına sahiptir ve yüksek direnç gösterir.
- Gelen fotonlar, ışığa duyarlı malzemedeki elektronlara enerji aktarır.
- Yeterli enerjiye sahip fotonlar, mevcut yük taşıyıcılarının sayısını artırır.
- İletkenlik artar, dolayısıyla direnç düşer.
- Işık kaldırıldığında, cihaz karanlık direncine doğru geri döner ancak bu anlık olmaz.
Tepki hem ışık şiddetine hem de dalga boyuna bağlıdır. Görünür yeşil ışığa güçlü tepki veren bir cihaz, genel amaçlı bir ışık ölçer benzer bir aydınlık düzeyi rapor etse bile kızılötesi ışık altında farklı davranabilir.
Direnç ve Aydınlık Düzeyi Arasındaki İlişki Doğrusal Değildir
Bir LDR, hassas ve doğrusal bir lüks sensörü değildir. Belirli bir aralıkta üreticiler, cihazın davranışını aşağıdaki gibi ampirik bir ilişki kullanarak ifade edebilirler:
R = A × E^(-γ)nerede:
Rhücre direncidir;Eaydınlık düzeyidir;Acihaza bağlı bir sabittir;γdirenç-aydınlanma şiddeti eğrisinin eğimini tanımlar.
Her iki sabit de modele ve koşullara bağlıdır. Denklem, yalnızca seçilen cihazın veri sayfası eğrisine veya ölçülen numunelere uyarlandığında devre davranışını tahmin etmek için kullanışlıdır. Evrensel bir LDR formülü olarak ele alınmamalıdır.
LDR Sembolü ve Polarite
Devre sembolü, kendisine doğru yönelen iki ok bulunan bir direnç sembolüne dayanır. Oklar gelen ışığı temsil eder. Çizim yöntemine bağlı olarak, direnç ve oklar bir daire içinde görünebilir.
Sıradan bir LDR'nin pozitif veya negatif terminali yoktur. Her iki uç da beslemeye veya toprağa bağlanabilir. Devre tepkisini değiştiren şey LDR polaritesi değil, devredeki konumudur.
Bu ayrım yaygın bir yanlış anlaşılmayı önler: bir LDR'nin ters çevrilmesi algılama işlevini tersine çevirmez, ancak bir gerilim bölücüdeki LDR ile sabit direncin yerini değiştirmek çıkış gerilimi değişiminin yönünü tersine çevirir.
Bir Gerilim Bölücüde LDR Nasıl Çalışır
Bir kontrolcü, standart bir gerilim girişinde direnci doğrudan ölçemez. Yaygın çözüm, LDR'yi sabit bir dirençle eşleştirmek ve direnç değişimini bir gerilim değişimine dönüştürmektir.
Beslemeye Doğru Bağlı LDR
Eğer LDR, Vin ile çıkış düğümü arasına bağlanırsa ve sabit direnç çıkış ile toprak arasına bağlanırsa:
Vout = Vin × Rfixed / (RLDR + Rfixed)Işık arttıkça, RLDR düşer. Payda küçülür, bu nedenle çıkış gerilimi yükselir.
Toprağa Bağlı LDR
Sabit direnç şuna bağlıysa: Vin ve LDR çıkış ile toprak arasına bağlıysa:
Vout = Vin × RLDR / (Rfixed + RLDR)Işık arttıkça, RLDR düşer, bu nedenle çıkış gerilimi düşer.
| Artan ışığa karşı istenen tepki | Bölücü düzenlemesi |
|---|---|
| Çıkış gerilimi yükselmelidir | Besleme tarafında LDR, toprak tarafında sabit direnç |
| Çıkış gerilimi düşmelidir | Besleme tarafında sabit direnç, toprak tarafında LDR |
Sabit direnç, faydalı algılama aralığını belirler. Pratik bir başlangıç noktası, genellikle hedeflenen anahtarlama eşiğinde LDR'nin beklenen değerine yakın bir direnç seçmek ve ardından bunu gerçek lamba spektrumu, montaj geometrisi, sıcaklık ve muhafaza koşulları altında doğrulamaktır.
Bir LDR veri sayfası nasıl okunur
Bir LDR'yi sadece çapına veya reklamı yapılan “ışık direnci” değerine göre seçmeyin. Her bir değerle ilişkilendirilen test koşulları, teknik özelliklerin bir parçasıdır.
| Veri sayfası parametresi | Size ne anlatıyor | Test koşulu neden önemlidir |
|---|---|---|
| Aydınlatılmış direnç | Belirtilen aydınlık düzeyindeki direnç | Lüks seviyesi, kaynak spektrumu veya renk sıcaklığı ve tolerans değeri etkiler |
| Karanlık direnci | Işık kesildikten sonraki direnç | Üreticiler, ölçümden önce tanımlanmış bir karanlık süre belirtebilirler |
| Direnç oranı veya hassasiyet katsayısı | Belirtilen iki ışık seviyesi arasındaki değişim | Eşik aralığı ve parçalar arası karşılaştırma için kullanışlıdır |
| Spektral tepki | Dalga boyu aralığı ve tepe hassasiyeti | Bir cihaz gün ışığına, LED'lere ve kızılötesi kaynaklara farklı tepkiler verebilir |
| Yükselme ve düşme süresi | Işıktan karanlığa ve karanlıktan ışığa geçiş tepki hızı | İki yön farklı tepki sürelerine sahip olabilir |
| Maksimum gerilim ve güç | Elektriksel gerilim sınırları | Her iki sınırın aşılması hücreye zarar verebilir veya sapmaya neden olabilir |
| Çalışma sıcaklığı | İzin verilen ortam veya gövde sıcaklığı aralığı | Direnç ve anahtarlama eşiği sıcaklıkla değişebilir |
Örneğin, Luna Optoelectronics PDV-P9001 veri sayfası, 2856 K'lik bir kaynaktan gelen 10 lüks altındaki aydınlatılmış direnci, belirtilen bir aralıktan sonraki karanlık direnci, spektral tepkiyi ve ayrı yükselme ve düşme sürelerini belirtir. Bu değerler, koşullar tanımlandığı için o model adına faydalıdır; bunlar evrensel LDR değerleri değildir. Şuraya bakın: PDV-P9001 üretici veri sayfası.
LDR'ler Nerede Kullanılır?
LDR'ler, bir devrenin ortam parlaklığının ekonomik bir göstergesine ihtiyaç duyduğu ve yüksek hızlı veya hassas optik ölçümün gerekli olmadığı durumlarda uygundur.
| Uygulama | LDR nasıl kullanılır | Tasarım değerlendirmesi |
|---|---|---|
| Otomatik gün batımı-gün doğumu aydınlatması | Ortam ışığı bir eşik değerini aştığında algılama yapar | Anahtarlama noktası yakınında titremeyi önlemek için histerezis veya gecikme ekleyin |
| Ekran parlaklık kontrolü | Arka aydınlatmayı oda ışığına göre ayarlar | Muhafaza pencerelerini ve ekranın kendi yaydığı ışığı hesaba katın |
| Aydınlık ve karanlık alarmları | Işık engellendiğinde veya verildiğinde karşılaştırıcı durumunu değiştirir | Sensörü istenmeyen ışık kaynaklarından koruyun |
| Kamera veya tüketici kontrolleri | Geniş bir ortam ışığı göstergesi sağlar | Kalibrasyon ve tepki hızı doğruluğu sınırlayabilir |
| Eğitim amaçlı kontrol devreleri | Algılama, bölücüler, transistör anahtarlama veya röle kontrolünü gösterir | Yük akımını LDR'den uzak tutun ve uygun bir sürücü katı kullanın |
Bir LDR genellikle doğrudan bir lambayı, motoru, kontaktör bobinini veya başka bir yükü anahtarlayan cihaz olarak değil, bir algılama elemanı olarak ele alınmalıdır. Bölücü çıkışı bir karşılaştırıcıyı, transistörü, mikrodenetleyici girişini veya yük için seçilen başka bir arayüzü besleyebilir.
LDR ile Fotodiyot ile Fototransistör karşılaştırması
Bu cihazların tümü ışığa tepki verir, ancak aynı elektriksel çıkışı sağlamazlar.
| Cihaz | Birincil çıkış davranışı | Bağıl hız | En uygun |
|---|---|---|---|
| LDR / fotodirenç | Direnç ışıkla değişir | Nispeten yavaş | Ortam parlaklığı ve basit eşik kontrolü |
| Fotodiyot | Işık, optik girişle ilişkili bir akım üretir | Hızlı | Ölçüm, haberleşme ve hızlı algılama |
| Fototransistör | Işık, transistör akımını kontrol eder | Kazançlı, tipik bir LDR'den daha hızlı | Daha yüksek hassasiyetin faydalı olduğu nesne algılama ve anahtarlama |
| Dijital ortam ışığı sensörü | Kalibre edilmiş dijital veya işlenmiş çıkış | Cihaza bağlı | Tekrarlanabilirlik, dijital entegrasyon veya lüks odaklı veri gerektiren sistemler |
Hız, doğrusallık ve kalibre edilmiş ölçümden ziyade basitlik ve geniş ortam ışığı algılamasının önemli olduğu durumlarda bir LDR seçin. Uygulama hızlı tepki, tekrarlanabilir lüks okumaları, tanımlanmış bir spektral eşleşme veya dijital iletişim gerektirdiğinde başka bir optik sensör seçin.
Önemli LDR Sınırlamaları
Bir LDR tasarımı şu kısıtlamaları dikkate almalıdır:
- Doğrusal olmama: direnç, lüks ile orantılı olarak değişmez.
- Tepki gecikmesi: aydınlatma değişimlerinden sonra direncin oturması zaman alır.
- Parça toleransı: aynı aileden cihazlar geniş bir direnç aralığına sahip olabilir.
- Sıcaklık bağımlılığı: sıcaklık değiştikçe anahtarlama eşiği kayabilir.
- Spektral bağımlılık: gün ışığı ve farklı lamba teknolojileri eşdeğer tepkiler üretmeyebilir.
- Geçmiş ve yaşlanma etkileri: önceki aydınlatma ve servis koşulları tekrarlanabilirliği etkileyebilir.
- Malzeme uyumluluğu: birçok geleneksel fotodirenç kadmiyum sülfür kullanır. Bileşen adından uyumluluk varsaymak yerine, seçilen parçanın malzeme beyanını, Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması (RoHS) durumunu, muafiyetlerini ve hedef pazar gereksinimlerini doğrulayın. Avrupa Kimyasallar Ajansı RoHS muafiyet veritabanı kadmiyum muafiyetlerinin uygulamaya özel olduğunu göstermektedir.
Bu sınırlamalar bir LDR'yi uygunsuz kılmaz. Bunlar, LDR'nin iyi performans gösterdiği işleri tanımlar: düşük maliyetli ışık/karanlık algılama ve toleransları etrafında tasarlanmış bir devre ile yaklaşık ortam ışığı kontrolü.
Sıkça Sorulan Sorular
LDR'nin açılımı nedir?
LDR şunun kısaltmasıdır: Işığa Bağımlı Direnç. Ayrıca fotodirenç veya fotokondüktif hücre olarak da bilinir.
LDR direnci ışıkla artar mı yoksa azalır mı?
Geleneksel bir LDR için, gelen ışık arttıkça direnç azalır ve ışık seviyesi düştükçe direnç yükselir.
LDR'nin polaritesi var mıdır?
Hayır. Temel bir iki terminalli LDR polarize değildir, bu nedenle her iki terminal de her iki yönde bağlanabilir. Sabit dirence göre konumu, bir bölücünün çıkış voltajının ışıkla yükselip yükselmediğini veya düşüp düşmediğini belirler.
LDR aktif mi yoksa pasif bir bileşen midir?
LDR pasif bir bileşendir. Işığa yanıt olarak direncini değiştirir ancak güç kazancı veya kendi kendine çalışan bir dijital çıkış sağlamaz.
Bir LDR, lüks değerini hassas bir şekilde ölçebilir mi?
Bir LDR, ışıkta meydana gelen göreceli değişimleri gösterebilir ve sınırlı bir aralıkta kalibre edilebilir, ancak hassas lüks ölçümü için genellikle ilk tercih değildir. Doğrusal olmayan tepkisi, toleransı, spektral duyarlılığı, sıcaklığa bağımlılığı ve tepki süresi mutlaka dikkate alınmalıdır.
Özet
LDR şunun kısaltmasıdır: Işığa Bağımlı Direnç. Bu bileşen fotokondüktivite prensibini kullanır: üzerine düşen ışık miktarı arttıkça daha fazla yük taşıyıcısı oluşur, bu da iletkenliği artırıp direnci düşürür. İki kutupsuz terminale sahiptir ve ışık değişimlerini ölçülebilir bir gerilime dönüştürmek için genellikle bir gerilim bölücü devresinde kullanılır.
Güvenilir bir tasarım için; belirtilen koşullar altındaki aydınlık direnci, karanlık direnci, spektral tepkisi, tepki süresi, gerilim ve güç sınırları, sıcaklık aralığı ve malzeme uygunluk belgelerine göre bir LDR seçin. Bir modele ait “tipik” direnç değerini her LDR için uygulamayın.
