المقاومة الضوئية Photoresistor-LDR

المقاومة الضوئية  يطلق عليها  LDR -  Light Dependent Resistor وتتغير قيمة مقاومتها نتيجة تعرضها للضوء ، فعند تعرضها للضوء الساطع تنخفض قيمتها إلى قيمة قليلة ،بينما فى الظلام ترتفع قيمتها الى قيمة كبيرة.

وتتوقف هذه القيم على حجم سطح المقاومة الضوئية ومدى حساسيتها للضوء وكمية الضوء الساقط عليها وشدة الاضاءة.

وعلى سبيل المثال توجد بعض الأنواع قيمتها فى الظلام 200 ميجا أوم وفى الضوء الساطع 200 أوم.

ويتم الاستفادة من هذه الخاصية حيث بتغير قيمة المقاومة اثناء تغير الضوء الساقط عليها فان التيار المار من خلالها سيتغير وبذلك يتغير الجهد الواقع على المقاومة حسب شدة الضوء الساقط عليها وذلك تبعا لقانون أوم.

ويستخدم هذا النوع من المقاومات فى دوائر التحكم والشكل التالى يوضحها ويوضح الرمز المستخدم .

ويوجد منها عدة مقاسات،مثل 3، 12، 20 مليمتر. والشكل التالى يبين خصائص هذه الأنواع مأخوذة من صفحة البيانات لإحدى الشركات.

ويوضح الشكل السابق التالى:

Cell resistance: قيمة المقاومة عند الاضاءة القوية تكون 400 أوم.

Dark Resistance: قيمة المقاومة فى الظلام تكون 1 ميجا اوم.

Voltage AC/DC Peak: أقصى جهد  (متردد / مستمر) يمكن ان تتعرض له المقاومة 320 فولت.

Current: أقصى تيار يمكن ان يمر خلال المقاومة هو 75 مللى امبير.

Power Dissipation: أقصى قدرة يمكن ان تتعرض لها المقاومة 100 مللى واط.

Operating Temperature : درجة حرارة تشغيل المقاومة يجب ان تكون فى حدود -60 : 75 درجة مئوية. 

والشكل التالى يوضح العلاقة بين التغير فى مقدار الإضاءة وقيمة المقاومة للمقاومة الضوئية السابقة.

وفيه نلاحظ انه كلما زادت شدة الاضاءة كلما قلت قيمة المقاومة والعكس صحيح.

مثال

فى الدائرة التالية أحسب جهد الخرج Vx فى حالتى الظلام والاضاءة، مع الاخذ فى الاعتبار بيانات المقاومة الموضحة اعلاه.

سنقوم باستخام قانون مجزىء الجهد - الذى شرحناه فيما قبل -  فى هذه الدائرة، وذلك للحصول على جهد الخرج Vx.

Vx = B1 * [R1/ (R1+ R2)] 

أولا فى النهار

Vx = 9 * [10000 / (10000 + 400)] = 8.65 V

ثانيا فى الليل

Vx = 9 * [10000 / (10000 + 1000 000)] = 0.089 V

تطبيق

فى هذه الدائرة سنستخدم المقاومة الضوئية للتحكم فى عمل Relay. ولن نقوم بشرح الدائرة بالتفصيل لانننا حتى الان لم ندرس الترانزستور، ولكنى ساقوم بتوضيح الفكرة العامة لتشغيلها. وهى دائرة بسيطة أوردها هنا بغرض التعليم، والشكل التالى يوضحها.

تتكون الدائرة من المكونات التالية:

Q1: ترانزستور والغرض منه فى هذه الدائرة هو العمل كمفتاح لوصل او فصل الريلاى (المرحل) Relay بالطرف السالب للدائرة.

Relay: يمكن من خلاله تشغيل دائرة أخرى او فصلها عند فصل او وصل الترانزستور، حيث يتم توصيل طرفين منه بدائرة الترانزستور، والطرفين الاخرين بالدائرة الاخرى المراد التحكم فيها.

R2: مقاومة ضوئية تتحكم فى تشغيل الترانزستور.

VR1: مقاومة متغيرة تتحكم فى مدى حساسية عمل الدائرة للضوء.

أثناء النهار وتعرض المقاومة الضوئية للضوء تنخفض قيمة مقاومتها وبالتالى ينخفض الجهد الواقع عليها ويصبح اقل من الجهد اللازم لتشغيل الترانزستور، وفى هذه الحالة يكون الترانزستور فى وضع الفصل off،  وتكون مقاومته لمرور التيار عالية جدا وبالتالى لن يمر تيار من البطارية خلال الريلاى (تقريبا) ويبقى فى حالة فصل.

أثناء الظلام تزداد قيمة مقاومة المقاومة الضوئية ويزداد الجهد الواقع عليها ويصبح مناسب لتشغيل الترانزستور، وفى هذه الحالة يتحول الترانزستور الى وضع التشغيل on، وتصبح مقاومته لمرور التيار قليلة جدا وبالتالى يمر التيار من البطارية الى الريلاى ويتحول الى حالة التشغيل.