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電子元件 · 感測器及模擬訊號

光敏電阻與臨界控制

光敏電阻的電阻變化可以透過在分壓器中測量電壓變化來確定。根據電阻的排列方式,當光照增加時,輸出電壓可能會增加或減少。

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意義與機制

光敏電阻通常情況下,其電阻值隨著光照的增加而降低。 感測器將一個物理量轉換為電路可讀取的訊號變化。

當 CdS 位於一個分壓器電路中,隨著黑暗程度的增加,電阻和輸出電壓都會增加。透過設定一個比較臨界,就可以建立一個控制,當黑暗程度達到該臨界時,就會啟用。

關係與條件

將感測器的電阻–照度關係插入到電壓分配方程 Vout=VRcds/(R+Rcds) 中,以計算輸出。照度和電壓通常並非直接成比例。

實際感測器會表現出響應時間、元件變化以及溫度影響。為了減少在臨界附近反覆的開關迴圈,可以應用遲滯效應以及相關的考慮。

觀察實驗中需要注意的事物

當 CdS 用作較低電阻時,分流輸出隨著光線變暗而升高。

使用一個典型的 CdS 曲線作為代表。 延遲、器件變化以及比較器產生的主觀效應已被忽略。 在螢幕上進行實驗;請勿使用實際電源、插座或高電壓進行重複。

關鍵關係與符號

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

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
照度描述到達表面的光量lx
Rcds光敏電阻的電阻Ω

透過範例確認

路燈是否已開啟,感測器輸出為 4.17 V,以及 3.5 V 的參考電壓?

開啟

常見誤解

  • 當感測器輸出增加與光照強度之間關係需要透過驗證感測器和電路的排列方式來確定。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 物理學:大學教材,第二卷 (英文版)