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電子機器・センサーおよびアナログ信号

光抵抗センサとしきい値制御

光抵抗の抵抗値の変化は、電圧分割回路における電圧の変化として測定できます。抵抗の配置によって、照度が増加すると出力が増加または減少することがあります。

関連する実験:光センサーと自動街灯 →
光センサーと自動街灯
光センサーと自動街灯の実験画面 →

概念と仕組み

CdS 光抵抗は、一般的に照度が上がると抵抗が低下する。このセンサーは、回路が読み取れる信号の変化として、物理的な量を変換する。

CdSが電圧分割回路の下面に配置される場合、暗度が増加するにつれて、抵抗値と出力電圧が増加する。比較閾値を設定することで、暗度がその閾値に達した場合に、制御をオンにする機能を実装することが可能になる。

関係式と成立条件

センサーの抵抗–照度(しりょう)の関係を、電圧分割式 Vout=VRcds/(R+Rcds) に組み込むことで、出力を計算します。照度と電圧は、一般的に直接比例しません。

実際のセンサーは、応答時間、部品のばらつき、および温度の影響を示します。閾値付近での繰り返しオンオフサイクルを減らすために、ヒステリシスや関連する検討事項を適用できます。

仮想実験で読み取る変化

CdSが下側の分圧回路では、暗くなるほど出力電圧が上がります。

代表的なCdS曲線を使います。応答遅延、素子のばらつき、比較器のヒステリシスは省略します。 実際の電源・コンセント・高電圧では再現せず、画面上で実験しましょう。

重要な関係式と記号

Rcds = 10 kΩ(lux/100)^−0.7 · Vs = V Rcds/(R+Rcds)

式で使う記号と単位
記号意味単位
照度面に届く光の量を表す量lx
Rcds光抵抗の抵抗値Ω

例で確かめる

センサー出力4.17 V・比較基準3.5 Vのとき街灯はどうなる?

点灯

よくある誤解

  • センサー出力が明るくなる方向に、センサーおよび回路の配置を確認しないと、その方向を特定することはできません。

この概念を実験で確かめる

参考資料

OpenStax · University Physics Volume 2(英語)