جعبه دزدگیراگر حتی اندکی در کار‌های برقی فعالیت داشته باشید، حتما نام قطعه الکترونیکی فتوسل به گوشتان خورده است. اگر کنجکاو هستید که بدانید فتوسل چیست و چه کاربرد‌هایی دارد در این مقاله همراه ما شوید تا به صورت کامل به معرفی جامع فتوسل و انواع آنها بپردازیم و کاربرد هر کدام را در حوزه مخصوص خود بیان کنیم.
معرفی فتوسل؟
در ابتدا بهتر است شما را با تعریف دقیق فتوسل آشنا کنیم تا درک کاملی از این قطعه داشته باشید. فتوسل یک نوع مقاومت نوری است که با تغییر مقدار نور در محیط، ولتاژی را تولید می کند و این ولتاژ را به یک رله فرمان می دهد که مدارهای روشنایی را قطع یا وصل می کند. فتوسل برای روشن کردن اتوماتیک لامپ ها، چراغ های خودرو، سنسورهای تشخیص دود و اعلام حریق، سنسورهای بسته نشدن درب ها و غیره استفاده می شود. فتوسل همچنین در سلول های خورشیدی، لنز های دوربین عکاسی، قارچ های از فتوسل و آبادان استفاده می شود.
طرز کار فتوسل ها چگونه است؟
اگر بخواهیم طرز کار الکتریکی فتوسل را توضیح دهیم باید بگوییم که فتوسل‌ها از یک ماده حساس به نور ساخته می‌شوند که با برخورد نور با آن، مقاومت آن تغییر می‌کند. میزان تغییر مقاومت به نوع ماده حساس به نور و شدت نور بستگی دارد. در فتوسل‌های معمولی، ماده حساس به نور معمولاً کادمیوم سولفید است.
در نتیجه در روز، نور خورشید به فتوسل می‌تابد و مقاومت آن کاهش می‌یابد. این کاهش مقاومت باعث می‌شود که جریان بیشتری از فتوسل عبور کند. جریان عبوری از فتوسل می‌تواند برای روشن کردن یک لامپ، کنترل سرعت یک موتور یا انجام هر کار دیگری که نیاز به جریان الکتریکی دارد استفاده شود.
در شب، نور خورشید وجود ندارد و مقاومت فتوسل افزایش می‌یابد. این افزایش مقاومت باعث می‌شود که جریان کمتری از فتوسل عبور کند. کاهش جریان عبوری از فتوسل می‌تواند برای خاموش کردن یک لامپ، توقف یک موتور یا انجام هر کار دیگری که نیاز به جریان الکتریکی کمتری دارد استفاده شود.
شایان ذکر است که می‌توان با تغییر نوع فتوسل یا نحوه بستن مدار مورد استفاده، کاربردی که بیان شد را معکوس کرد و در صورت تاریک شدن شروع فعالیت دستگاه‌های تعیین شده انجام شود. پس برای این که عمیق تر با فتوسل‌ها آشنا شوید و زمان استفاده از آن را به خوبی درک کنید در ادامه مقاله شما را با انواع فتوسل آشنا خواهیم کرد.
معرفی چند نوع فتوسل پرکاربرد
این بخش همان بخشی است که درباره‌اش صحبت کردیم و قرار است مورد به مورد به معرفی انواع فتوسل بپردازیم.
انواع فتوسل بر اساس نوع ماده حساس به نور، نحوه اتصال به مدار و سایر ویژگی‌ها تقسیم‌بندی می‌شوند. برخی از انواع فتوسل عبارتند از:
فتوسل کادمیوم سولفید
فتوسل کادمیوم سولفید (CdS) یک نوع سنسور نوری است که مقاومت الکتریکی آن با تغییر شدت نور تابیده شده بر روی آن تغییر می‌کند. این نوع فتوسل از ماده نیمه‌هادی سولفید کادمیوم ساخته شده است که در شکل‌های مختلفی مانند پودر، کریستال، فیلم نازک و نانوذرات وجود دارد. فتوسل‌های CdS در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مانند روشنایی خودکار، سلول‌های خورشیدی، دوربین‌های عکاسی و اندازه‌گیری رطوبت استفاده می‌شوند.
فتوسل سیلیکون
یک نوع سنسور نوری است که مقاومت الکتریکی آن با تغییر شدت نور تابیده شده بر روی آن تغییر می‌کند. این نوع فتوسل از ماده نیمه‌هادی سیلیکون ساخته شده است که در شکل‌های مختلفی مانند پودر، کریستال، فیلم نازک و نانوذرات وجود دارد. فتوسل‌های Si در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مانند روشنایی خودکار، سلول‌های خورشیدی، دوربین‌های عکاسی و اندازه‌گیری رطوبت استفاده می‌شوند.
فتوسل دوقطبی
فتوسل دوقطبی (Bi-polar) یک نوع فتوسل است که دارای دو قطب مثبت و منفی است که با تغییر شدت نور تابیده شده بر روی آن، جریان الکتریکی تولید می‌کند. این نوع فتوسل از دو نوع ماده نیمه‌هادی مختلف ساخته شده است که با ایجاد یک میدان الکتریکی در محل اتصال آنها، الکترون‌ها را به سمت قطب مثبت و حفره‌ها را به سمت قطب منفی می‌کشانند. فتوسل‌های دوقطبی در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مانند سلول‌های خورشیدی، فتوترانزیستورها، فتودیودها و فتومقاومت‌ها استفاده می‌شوند.
فتوسل سه‌قطبی
فتوسل سه‌قطبی (Tri-polar) یک نوع فتوسل است که دارای سه قطب مثبت، منفی و متوسط است که با تغییر شدت نور تابیده شده بر روی آن، جریان الکتریکی تولید می‌کند. این نوع فتوسل از سه نوع ماده نیمه‌هادی مختلف ساخته شده است که با ایجاد یک میدان الکتریکی در محل اتصال آنها، الکترون‌ها را به سمت قطب مثبت، حفره‌ها را به سمت قطب منفی و بارهای متعادل را به سمت قطب متوسط می‌کشانند. فتوسل‌های سه‌قطبی در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مانند سلول‌های خورشیدی، فتوترانزیستورها، فتودیودها و فتومقاومت‌ها استفاده می‌شوند.
بر اساس نحوه اتصال به مدار، فتوسل‌ها به دو نوع سه‌سیمه و چهار‌سیمه تقسیم می‌شوند. فتوسل‌های سه‌سیمه دارای دو پایه هستند که یکی از آنها پایه مشترک و دیگری پایه خروجی است. فتوسل‌های چهار‌سیمه دارای چهار پایه هستند که یکی از آنها پایه مشترک، دیگری پایه خروجی، دیگری پایه نوری و دیگری پایه زمین است.
تقسیم بندی فتوسل ها بر اساس ویژگی های خاص
بر اساس سایر ویژگی‌ها، فتوسل‌ها به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
فتوسل‌های خطی
فتوسل‌های خطی یا ولتاژ خطی (Linear Voltage Photocells) نوعی از فتوسل‌ها هستند که مقاومت الکتریکی آنها با تغییر شدت نور تابیده شده بر روی آنها تغییر می‌کند. این نوع فتوسل‌ها می‌توانند کل مدار الکتریکی را کنترل کنند و برای مدیریت امنیت یا روشنایی محیط‌های باز مانند پارک‌ها، پارکینگ‌ها، خیابان‌ها و … مناسب هستند. فتوسل‌های خطی از یک ماده نیمه‌هادی مانند سیلیکون ساخته شده‌اند و با ایجاد یک ولتاژ خطی بین دو قطب خود، جریان الکتریکی را تولید می‌کنند.
فتوسل‌های غیر خطی
فتوسل‌های غیرخطی نوعی از فتوسل‌ها هستند که مقاومت الکتریکی آنها با تغییر شدت نور تابیده شده بر روی آنها به صورت غیرخطی تغییر می‌کند. یعنی رابطه‌ی بین مقاومت و شدت نور یک تابع خطی نیست. این نوع فتوسل‌ها معمولاً از مواد نیمه‌هادی ساخته شده‌اند که دارای یک نوار شکاف بزرگ هستند. این باعث می‌شود که الکترون‌ها با جذب نور با انرژی کمتری به نوار هدایت تحریک شوند و در نتیجه مقاومت فتوسل با افزایش نور به صورت نمایی کاهش یابد.
نحوه بستن برد فتوسل
برد فتوسل یک برد الکترونیکی است که یک فتوسل و چند قطعه دیگر را روی آن نصب کرده‌اند. هدف از این برد این است که سیگنال خروجی فتوسل را تقویت و تنظیم کند، تا بتوان از آن برای کنترل دیگر قطعات مانند LED، رله، بوزر و غیره استفاده کرد.
برای راه‌اندازی برد فتوسل، نیاز به چند مرحله داریم:
- ابتدا باید برد فتوسل را به منبع تغذیه متناسب با آن متصل کنیم. معمولاً این بردها با ولتاژ ۵ ولت کار می‌کنند.
- سپس باید سیم خروجی برد فتوسل را به ورودی یک برد میکروکنترلر مانند آردوینو متصل کنیم. این سیم می‌تواند به هر پین آنالوگ یا دیجیتال آردوینو وصل شود.
- در نهایت باید یک برنامه برای خواندن و پردازش سیگنال خروجی برد فتوسل بنویسیم و آن را به آردوینو بارگذاری کنیم. این برنامه می‌تواند بسته به نیاز ما، عملیات مختلفی را انجام دهد. مثلاً می‌تواند مقدار روشنایی محیط را نمایش دهد، یا با تغییر نور، یک LED را روشن یا خاموش کند.
سخن پایانی
در این مقاله سعی کردیم به صورت جامع و کامل به سوال فتوسل چیست و چه کاربرد‌هایی دارد پاسخ دهیم و همچنین به معرفی انواع مختلفی از آنها بپردازیم و توضیح دهیم هر کدام بر اساس ویژگی که دارد در چه بخشی کاربرد دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر قصد خرید فتوسل برای انجام پروژه‌ای دارید یا صرفا برای استفاده در منزل یا ملک شخصی نیاز دارید که فتوسل داشته باشید توصیه می‌کنیم حتما به فروشگاه ایلیا الکترونیک سر بزنید و در آنجا انواع گوناگونی از فتوسل‌ها را می‌توانید مشاهده کنید و در صورت تمایل اقدام به خرید کنید. همچنین در صورت نیاز به دریافت مشاوره در بخش نظرات سوال خود را مطرح کنید تا کارشناسان ما در اسرع وقت به شما پاسخ دهند.
