مقاومت‌های وابسته به نور (LDR) که به عنوان مقاومت نوری یا فتوسل نیز شناخته می‌شوند، اجزای الکترونیکی هستند که معمولاً در چراغ‌های خیابانی و سایر کاربردهای حسگر نور استفاده می‌شوند. LDR ها دستگاه های غیرفعالی هستند که در پاسخ به تغییرات شدت نور، تغییراتی در مقاومت الکتریکی نشان می دهند. در این پاسخ، LDR ها چراغ های خیابان را قادر می سازند تا به طور خودکار روشنایی خود را بر اساس شرایط نور محیط تنظیم کنند. بیایید به اصل کار و عملکرد LDR ها در چراغ های خیابانی بپردازیم.
LDR ها معمولاً از مواد نیمه هادی مانند سولفید کادمیوم (CdS) یا سولفید سرب (PbS) ساخته می شوند که دارای خاصیتی به نام رسانایی نوری است. رسانایی نوری به پدیده ای اطلاق می شود که در آن رسانایی الکتریکی یک ماده با قرار گرفتن در معرض نور تغییر می کند. مقاومت یک LDR با افزایش شدت نور فرودی کاهش می یابد و بالعکس.
ساختار اصلی یک LDR شامل یک ماده نیمه هادی با مقاومت بالا در شرایط تاریک یا کم نور است. این ماده بین دو الکترود رسانا قرار می گیرد و یک مدار ساده را تشکیل می دهد. وقتی هیچ نوری روی LDR نمی افتد، مقاومت آن زیاد است و مدار دارای حداقل جریان جریان است.
حال، بیایید عملکرد یک LDR را در یک سیستم نور خیابانی بررسی کنیم:
تشخیص نور: هنگامی که نور محیط وجود دارد، فوتون های منبع نور به سطح LDR برخورد می کنند. انرژی فوتون ها مواد نیمه هادی را تحریک می کند و باعث آزاد شدن الکترون های محدود شده و در نتیجه مقاومت LDR را کاهش می دهد.
مدار تقسیم کننده ولتاژ: LDR در پیکربندی مدار تقسیم کننده ولتاژ با یک مقاومت ثابت متصل می شود. مقاومت ثابت یک ولتاژ مرجع پایدار را تضمین می کند، در حالی که مقاومت LDR متفاوت است.
تغییر ولتاژ خروجی: با تغییر مقاومت LDR، ولتاژ دو طرف آن نیز تغییر می کند. این تغییر متناسب با شدت نوری است که روی LDR می افتد. خروجی ولتاژ مدار تقسیم کننده ولتاژ در محل اتصال بین LDR و مقاومت ثابت اندازه گیری می شود.
مکانیسم کنترل: سپس ولتاژ خروجی به مکانیزم کنترلی که می تواند یک مدار آنالوگ یا دیجیتال باشد، وارد می شود. این مکانیسم کنترل سطح ولتاژ را تجزیه و تحلیل می کند و تعیین می کند که آیا چراغ خیابان باید روشن، خاموش یا تنظیم شود.
تنظیم نور: بر اساس تجزیه و تحلیل مکانیزم کنترل، روشنایی نور خیابان مطابق با آن تنظیم می شود. اگر سطح نور محیط کم باشد که نشان دهنده تاریکی است، مکانیسم کنترل چراغ خیابان را روشن می کند یا روشنایی آن را افزایش می دهد. برعکس، اگر سطح نور محیط بالا باشد، مکانیسم کنترل ممکن است برای صرفه جویی در انرژی، نور خیابان را کم یا خاموش کند.
حلقه بازخورد: مکانیسم کنترل به طور مداوم شدت نور را از طریق LDR نظارت می کند. شدت اندازه گیری شده را با یک آستانه از پیش تعیین شده مقایسه می کند و به صورت دینامیکی عملکرد چراغ خیابان را بر این اساس کنترل می کند. این حلقه بازخورد تضمین می کند که نور خیابان به شرایط روشنایی در حال تغییر در زمان واقعی پاسخ می دهد.
استفاده از LDR ها در چراغ های خیابانی چندین مزیت دارد. در مرحله اول، کنترل خودکار چراغ های خیابان را بر اساس سطوح نور اطراف امکان پذیر می کند و از کارایی انرژی و صرفه جویی در هزینه اطمینان می دهد. چراغ های خیابان فقط در صورت لزوم می توانند جاده ها و مسیرها را روشن کنند و مصرف برق غیر ضروری را در ساعات روز کاهش دهند. علاوه بر این، ماهیت خودتنظیمی LDR ها تضمین می کند که چراغ های خیابان حتی در شرایط نوری نوسان، مانند طلوع آفتاب و غروب، عملکرد خود را حفظ می کنند.
در نتیجه، LDR ها با تشخیص سطوح نور محیط و ارائه بازخورد به مکانیسم های کنترل، نقش مهمی در چراغ های خیابان ایفا می کنند. LDR ها از طریق ویژگی های رسانای نوری خود به چراغ های خیابان اجازه می دهند تا روشنایی و عملکرد خود را به طور خودکار تنظیم کنند. این عملکرد به بهره وری انرژی، صرفه جویی در هزینه و بهبود شرایط روشنایی در محیط های بیرونی کمک می کند.
