Mạch Cảm Biến Ánh Sáng Dùng Quang Trở Là Gì?
Quang trở hay điện trở quang là một trong những linh kiện quen thuộc được sử dụng rất nhiều trong các loại mạch điện tử hiện nay. Trong đó phải kể tới mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở, một thiết bị giúp nhận diện và điều khiển ánh sáng. Vậy mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở là gì? Có nguyên lý hoạt động và ứng dụng ra sao? Hãy cùng tham khảo bài viết dưới đây, Hunonic sẽ giúp bạn giải đáp các thắc mắc trên.
Mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở hoạt động thế nào?
Cảm biến ánh sáng là gì?
Cảm biến ánh sáng là thiết bị mạch điện tử có chức năng chuyển đổi năng lượng của các bức xạ điện từ (ánh sáng khả kiến và bức xạ hồng ngoại) thành các tín hiệu điện. Đây là một dạng cảm biến thông minh nhận biết được các biến đổi của môi trường xung quanh thông qua bộ phận cảm biến để có thể điều chỉnh ánh sáng của thiết bị sao cho phù hợp.
Có những loại cảm biến ánh sáng nào?
Cảm biến ánh sáng có thể chia thành 3 loại: Photoresistors (LDR), Photodiodes, Phototransistors
Cảm biến Photoresistor (LDR)
Là dòng cảm biến có cấu tạo gồm quang điện trở (điện trở phụ thuộc ánh sáng) hay còn được gọi là chất cảm quang. Chất cảm quang thường làm từ vật liệu bán dẫn có độ nhạy cao với ánh sáng. Dòng cảm biến này hoạt động phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng của môi trường. Khi cường độ ánh sáng càng cao sẽ làm giảm điện trở và ngược lại.
Cảm biến Photodiodes
Đây là loại cảm biến được cấu tạo từ chất liệu silicon kết hợp với gecmani. Thêm vào đó thiết bị được tích hợp bộ lọc quang học và ống kính để tiếp nhận dữ liệu dễ dàng.
Cảm biến này hoạt động tốt khi có ánh sáng chiếu vào, cho dòng điện chạy qua. Do vậy, ứng dụng chính của loại này tương đối đa dạng: Dùng trong các mạch điện tử, thiết bị điều khiển từ xa, thiết bị y tế,…
Cảm biến ánh sáng Phototransistors
Là loại cảm biến có khả năng hoạt động mạnh mẽ khi có sự khuếch đại nhiều lần. Cảm biến ánh sáng Phototransistor hay còn gọi là Transistor quang được sử dụng chủ yếu cho các thiết bị yêu cầu về độ cảm ứng cao.
Cơ bản về quang trở
Quang trở là linh kiện điện tử có khả năng thay đổi điện trở khi ánh sáng chiếu vào. Với sự có mặt của các bức xạ điện từ (ánh sáng), trong vật liệu xuất hiện các cặp lỗ trống – điện tử, chúng trở thành các hạt tải điện chính. Quang trở có cấu tạo như một tế bào quang điện được hoạt động theo nguyên lý quang dẫn, khi cường độ ánh sáng nhận được càng tăng thì điện trở càng giảm, từ một vài nghìn Ohm (Ω) xuống vài trăm Ohm hoặc nhỏ hơn. Quang trở hiện nay được sử dụng nhiều trong các mạch cảm biến ánh sáng, các hệ thống đèn,…
Quang trở là linh kiện điện tử thay đổi điện trở theo ánh sáng
Quang trở hoạt động theo nguyên lý nào?
Như đã trình bày thì quang trở được hoạt động theo nguyên lý quang dẫn, dựa vào hiệu ứng quang điện trong chất bán dẫn. Khi được kích thích bởi các photon ánh sáng, các electron có thể bật ra khỏi các phân tử trở thành các electron tự do và để lại các lỗ trống mang điện tích dương. Do vậy, trong điều kiện không có kích thích, quang trở thường có điện trở rất cao lên tới vài MΩ. Tuy nhiên, nếu có ánh sáng chiếu vào thì giá trị của điện trở có thể giảm nhanh chóng xuống vài chục đến vài trăm Ω, trở thành chất dẫn điện tốt.
Hiện tượng quang điện trong là nguyên lý hoạt động của cảm biến ánh sáng
Mức độ dẫn điện quang trở sẽ tùy thuộc vào các photon được hấp thụ. Khi quang trở tiếp nhận được ánh sáng, lượng các electron sẽ được giải phóng giúp độ dẫn điện được tăng lên. Chất bán dẫn trong quang trở sẽ có các phản ứng khác nhau với các loại sóng photon khác nhau.
Mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở là gì?
Mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở chính là thiết bị cảm biến Photoresistor (LDR), có cấu tạo gồm quang điện trở (điện trở phụ thuộc ánh sáng) hay còn được gọi là chất cảm quang. Chất cảm quang thường làm từ vật liệu bán dẫn có độ nhạy cao với ánh sáng. Dòng cảm biến này hoạt động phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng của môi trường. Khi cường độ ánh sáng càng cao sẽ làm giảm điện trở và ngược lại.
Mạch cảm biến ánh sáng sử dụng Transistor cơ bản
Sơ đồ nguyên lý một mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở
Mạch điện cảm biến ánh sáng dùng quang trở hoạt động theo nguyên tắc sau: Khi chặn ánh sáng chiếu vào LDR, thì transistor Q1 đóng và transistor Q2 thông, do vậy LED D1 được nối đất và LED D1 sáng. Điện trở R3 có thể thay đổi giá trị để thay đổi độ nhạy của mạch.
Mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở có ưu điểm gì?
Mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở với nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, độ nhạy cao, các chi tiết phụ của mạch thường được gắn đầy đủ và dễ dàng thay thế nếu xảy ra hư hỏng. Mạch có thể tăng độ nhạy hoặc giảm độ nhạy với ánh sáng bằng cách điều chỉnh điện trở, chỉ cần xuất hiện ánh sáng có cường độ nhỏ thì đã ngắt mạch.
Do mạch cảm biến ánh sáng được ứng dụng với tính năng tự động bật/ tắt nên sẽ giúp tiết kiệm điện và kéo dài tuổi thọ cho các thiết bị điện một cách hiệu quả. Hạn chế vấn đề quên tắt điện khi không có người sử dụng.
Những lợi ích của cảm biến ánh sáng trong thực tế
Mạch cảm biến được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị chiếu sáng. Thiết bị hoạt động hiệu quả cho các khu vực thiếu sáng và mang lại nhiều tiện lợi cũng như an toàn khi sử dụng về đêm, đặc biệt với những gia đình có người cao tuổi và trẻ nhỏ.
Đèn led cảm biến lắp đặt trong tủ quần áo tiện lợi
Cảm biến thay đổi ánh sáng màn hình tự động trong các thiết bị như điện thoại thông minh và máy tính bảng.
Cảm biến ánh sáng tích hợp trong điện thoại thông minh
Lắp đặt cảm biến trên ô tô để thay đổi ánh sáng đèn chiếu sáng tùy theo độ sáng của môi trường.
Cùng nhiều ứng dụng trong nhận diện và điều chỉnh ánh sáng khác.
Xem thêm
Top 10 Cảm biến ánh sáng tốt nhất 2023
Lời kết
Các sản phẩm điện tử thông minh như mạch cảm biến ánh sáng dùng quang trở ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, sản xuất. Nếu bạn đang có nhu cầu tìm cho mình một thiết bị điện thông minh, hãy lựa chọn tại các thương hiệu uy tín như Hunonic Việt Nam để có thể mua được sản phẩm chính hãng, chất lượng cao và giá thành phù hợp. Không chỉ vậy, chúng tôi cam kết luôn đồng hành, hỗ trợ bạn tốt nhất với các chính sách bảo hành lâu dài.
