Διακόπτης που ενεργοποιείται με φως με MOSFET

Το MOSFET είναι ένας τύπος μοναδικού τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Σε σύγκριση με τα BJT, αυτά τα τρανζίστορ είναι συσκευές ελεγχόμενης τάσης επειδή τα BJT είναι συσκευές ελεγχόμενου ρεύματος. Γενικά, το MOSFET περιλαμβάνει τρία τερματικά. πύλη, πηγή & αποχέτευση ενώ BJT περιλαμβάνει βάση, συλλέκτη και πομπό. Κάθε φορά που εφαρμόζεται η τάση στον ακροδέκτη της πύλης, τότε μπορεί να δημιουργηθεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που απλώς ελέγχει τη ροή του ρεύματος σε όλο το κανάλι μεταξύ των δύο υπολοίπων ακροδεκτών όπως η πηγή και η αποστράγγιση και το ρεύμα δεν ρέει από τον ακροδέκτη πύλης στο τρανζίστορ. Τα MOSFET παίζουν βασικό ρόλο στην κατασκευή διαφορετικών κυκλωμάτων όπως ρυθμιστές τάσης , ελεγκτές ταχύτητας κινητήρα, ηλιακοί ιχνηλάτες, διακόπτες που ενεργοποιούνται με φως και πολλά άλλα. Αυτό το άρθρο περιγράφει πώς να σχεδιάσετε έναν διακόπτη που ενεργοποιείται με φως με το MOSFET.

Διακόπτης που ενεργοποιείται με φως με MOSFET

Η κύρια ιδέα αυτού του κυκλώματος είναι να σχεδιάσει ένα απλό κύκλωμα για την ενεργοποίηση/απενεργοποίηση ενός φορτίου όπως ένα LED ανάλογα με την ένταση του φωτός. Εδώ το φορτίο στο κύκλωμα ελέγχεται μέσω ενός MOSFET.

Απαιτούμενα εξαρτήματα

Τα απαραίτητα εξαρτήματα για την κατασκευή αυτού του διακόπτη φωτός με MOSFET περιλαμβάνουν κυρίως: IRFZ44N MOSFET, LDR, 4,5 Mohm Αντίσταση , Λωρίδα LED 12V Load και μπαταρία 9V Τροφοδοτικό.

Συνδέσεις διακόπτη που ενεργοποιούνται με φως

Οι συνδέσεις του διακόπτη που ενεργοποιείται με φως με το MOSFET ακολουθούν ως εξής:

• Ο ακροδέκτης αποστράγγισης του IRFZ44N MOSFET συνδέεται στον αρνητικό ακροδέκτη του LED.
• Ο αρνητικός ακροδέκτης της αντίστασης 4,5 Mohm συνδέεται στον ακροδέκτη πηγής του MOSFET και ο θετικός ακροδέκτης συνδέεται στον θετικό ακροδέκτη του LED.
• Ο θετικός ακροδέκτης LDR συνδέεται στον ακροδέκτη πύλης του MOSFET και ο αρνητικός ακροδέκτης είναι στον ακροδέκτη πηγής του MOSFET.
• Ο ακροδέκτης της αντίστασης συνδέεται στον θετικό πόλο της μπαταρίας και ο ακροδέκτης της πύλης δίνεται στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας ή στο GND.

Εργαζόμενος

Ένα νυχτερινό φως είναι ένα πολύ μικρό ηλεκτρικό φωτιστικό, που χρησιμοποιείται για να προσφέρει άνεση σε σκοτεινές περιοχές ή όπου ορισμένες περιοχές γίνονται σκοτεινές σε ορισμένες συγκεκριμένες στιγμές, όπως σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης ή τη νύχτα. Το MOSFET χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός σπιτικού διακόπτη που ενεργοποιείται με φως. Τα φωτιστικά υψηλής απόδοσης μπορούν να ρυθμιστούν με βάση πολλούς παράγοντες όπως π.χ. διαθεσιμότητα φωτός της ημέρας ή πληρότητα.

Ενα LDR ή φωτοαντίσταση είναι μια μεταβλητή αντίσταση που ελέγχεται από το φως. Η λειτουργία αυτής της αντίστασης είναι φωτοαγώγιμη που σημαίνει ότι η αντίσταση θα αλλάξει με βάση την ένταση του φωτός. Όταν η ένταση του φωτός αυξάνεται, η αντίσταση του LDR θα μειωθεί. Με βάση τη φωτοαγωγιμότητα, η αγωγιμότητα του υλικού μπορεί να βελτιωθεί μόλις ενισχυθεί η ένταση του προσπίπτοντος φωτός. Τα φωτοαγώγιμα υλικά παρουσιάζουν τέτοιου είδους ιδιότητες, γι' αυτό χρησιμοποιείται σε κυκλώματα μεταγωγής όπως κυκλώματα ανιχνευτών που ενεργοποιούνται από το φως και το σκοτάδι και επίσης σε κυκλώματα ανιχνευτών που είναι ευαίσθητα στο φως.

Μια εξαρτώμενη από το φως αντίσταση κατασκευάζεται απλά με έναν ημιαγωγό υψηλής αντίστασης. Όταν οι πτώσεις φωτός στη συσκευή έχουν υψηλή επαρκή συχνότητα, τότε τα φωτόνια που απορροφώνται μέσω του ημιαγωγού παρέχουν επαρκή ενέργεια για τα δεσμευμένα ηλεκτρόνια για να μετακινηθούν στη ζώνη αγωγιμότητας. Έτσι, τα ηλεκτρόνια που προκύπτουν θα μεταφέρουν ηλεκτρισμό για να μειώσουν την αντίσταση. Το LDR σε αυτό το κύκλωμα πρέπει να συνδεθεί εξωτερικά επειδή η επιφάνεια ανίχνευσης πρέπει να εκτίθεται στην περιοχή του περιβάλλοντος από όπου είναι απαραίτητο να ανιχνευθεί το επίπεδο φωτός.

Η φωτοευαισθησία της φωτοαντίστασης μπορεί να κυμαίνεται πολύ ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Επιπλέον, αυτές οι αντιστάσεις θα εμφανίσουν κάποια καθυστέρηση κανονικά 10 msec ή κάτω ή μεταξύ της έκθεσης στο φως μέχρι την επακόλουθη πτώση της αντίστασης.

Στο παραπάνω κύκλωμα, μια LDR (light-dependent resistor) είναι μια μεταβλητή αντίσταση της οποίας η τιμή αντίστασης μειώνεται αυξάνοντας την ένταση του προσπίπτοντος φωτός. Με βάση την ένταση του φωτός, το κύκλωμα θα ανάψει ή θα απενεργοποιήσει ένα LED που σημαίνει ότι όταν το LDR ανιχνεύσει υψηλή ένταση φωτός, τότε το LED θα σβήσει αυτόματα και σε χαμηλή ένταση φωτός, το LED θα ανάψει. Εδώ το LED που μοιάζει με φορτίο μπορεί να ελεγχθεί με τη βοήθεια ενός MOSFET. Αυτός ο απλός διακόπτης που ενεργοποιείται με φως λειτουργεί αυτόματα ενεργοποιώντας το φως τη νύχτα και σβήνοντας τη μέρα. Ο διακόπτης που ενεργοποιείται με φως είναι λιγότερο δαπανηρός και πολύ αποτελεσματικός όταν χρησιμοποιείται καθημερινά για την αυτοματοποίηση του σπιτιού, του κήπου κ.λπ.

Πλεονεκτήματα μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα του διακόπτη που ενεργοποιείται με φως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτά τα κυκλώματα δεν χρειάζονται χειροκίνητη λειτουργία.
• Αυτό το κύκλωμα καταναλώνει λιγότερη ενέργεια.
• Αυτό το κύκλωμα είναι πολύ απλό στη σχεδίαση χρησιμοποιώντας λιγότερα εξαρτήματα.
• Η αναλογία αντίστασης φωτός-σκότους του LDR στο κύκλωμα είναι υψηλή.

ο μειονεκτήματα του διακόπτη που ενεργοποιείται με φως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Κατά τη λειτουργία αυτού του κυκλώματος, πρέπει να δίνετε προσοχή.
• Η φασματική απόκριση του LDR σε αυτό το κύκλωμα είναι στενή.
• Η σταθερότητα θερμοκρασίας αυτού του κυκλώματος είναι χαμηλή.
• Η διακύμανση της τιμής αντίστασης του LDR έχει καθυστέρηση, γιατί αν πάει από το σκοτάδι στο φως ή από το φως στο σκοτάδι τότε περιορίζει τη χρήση του LDR όπου το σήμα του φωτός αλλάζει γρήγορα.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές διακόπτη που ενεργοποιείται με φως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Το κύκλωμα διακόπτη που ενεργοποιείται από το φως χρησιμοποιείται σε εφαρμογές ασφαλείας όπου υπάρχει σκοτάδι πάνω από την αντίσταση που εξαρτάται από το φως και στη συνέχεια σταματά να ανάβει.
• Αυτό το κύκλωμα είναι πολύ χρήσιμο για την ενεργοποίηση του φωτός κάθε φορά που ανάβει η αντίσταση που εξαρτάται από το φως. Το LDR θα έχει μέγιστη αντίσταση στο σκοτάδι και μέσα στο φως, θα έχει χαμηλή αντίσταση.
• Αυτά τα κυκλώματα χρησιμοποιούνται σε λαμπτήρες κήπου για να ανάβουν αυτόματα τη νύχτα.
• Αυτά τα κυκλώματα χρησιμοποιούνται σε συναγερμούς συρταριών που ηχούν μόλις ανοίξει ένα σκοτεινό συρτάρι.
• Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται για να σβήσει μια συγκεκριμένη λάμπα (ή ομάδα λαμπτήρων) σε απόκριση στα διαφορετικά επίπεδα φωτός περιβάλλοντος.
• Αυτό το κύκλωμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως σύστημα αυτόματου ελεγκτή φωτός δρόμου.