LDR – Light Dependet Resistance
Direnç değeri aydınlıkta azalan, karanlıkta ise artan elemana foto direnç (LDR)denir.Tam aydınlık bir alanda yani üzerine güneş ışığı düşüyorken direnç değeri 5-10 Ω değerleri arasına kadar düşebilir. Tam karanlık bir ortamda yani üzerine az yada hiç ışık düşmezken direnç değeri 200 MΩ gibi oldukça yüksek direnç değerleri gösterir. Yani foto direnç, üzerine düşen ışık arttıkça direnç değeri lineer olmayan bir şekilde azalır. Bu yüzden ışık şiddetinin artması direnç değerinin düşmesine, ışık şiddetinin azalması ise direnç değerinin artmasına sebep olur.
Bu özelliğinden dolayı ışık şiddeti farkı ile kontrol edilmek istenilen tüm elektronik devrelerde kullanılabilir. Bir diğer bilinmesi gereken önemli bilgi ise foto dirençler AC ve DC akım türlerinde aynı özellikleri gösterirler.
LDR – Foto Direnç , direnci, üzerine düşen ışık yoğunluğu ile doğrusal olarak değişen iki uçlu bir yarı iletken aygıttır ve foto direnç olarak adlandırılır. Aygıtın elektriksel simgesi aşağıda gösterildiği gibidir.
Foto Diyot (LDR) Yapısı ve Çalışma Mantığı
En yaygın kullanılan foto iletken malzemeler, kadmiyum sülfid (CdS) ve kadmiyum selenid (CdSe) içerenlerdir. CdS’ in en yüksek tepkisi 5100Â (510nm), CdSe’ inki de 6150Â (615nm) dalgaboyunda oluşur. Yanıt süresi CdS aygıtlarda 100 ms, CdSe aygıtlarda da 10 ms olarak ölçülür.
LDR – Foto Direnç’de diğer yarı iletken aygıtların tersine hiç bir kavşak (junction) yoktur. Yarı iletken malzeme ince bir katman olarak bir yüzeye, en az yüzey alanında en çok direnci oluşturabilmek için sarmal yada yılankavi biçimde sıvanır. Bu yarı iletken direncin uçlarına terminaller bağlandıktan sonra, yarı iletken malzeme ışık alacak biçimde kılıflanır.
Aygıta düşen ışığın yoğunluğu arttıkça, foton (ışılcık, ışık özü) paketleri ile atomik yapıya ulaşan enerji artacağından giderek daha fazla sayıda elektronun da enerji düzeyleri artacaktır. Bunun sonucu olarak malzeme içindeki serbest elektron sayısı artarak uçlar arası direnç azalır.
Ortalama bir LDR – Foto Dirençin ışık yoğunluğuna bağlı olarak direnç değişimi, aşağıdaki eğride görülmektedir. Değişim eğrisi log-log ölçekle çizilince doğrusal görünür ve geniş bir değişme aralığına (1MQ ile100Q) sahiptir.
Doğrusal nitelikli olmamaları nedeniyle fotoiletken gözler, kıyıcı (chopping) devrelerde çok yaygın olarak kullanıldılar. Şimdi bu amaçla dizey olarak tasarımlanmış LDR – Foto Direnç panelleri, aynı boyut ve hizada dizilmiş IRED paneller ile birlikte kullanılmaktadırlar.
Çok küçük boyutlarda ve ucuza üretilebildikleri için kadmiyum sülfid ve kadmiyum selenid LDR – Foto Direnç, ışık ölçme devrelerinde ve özellikle taşınabilir pozometrelerde çok yaygın kullanılırlar.
Foto iletken gözler dışarıdan bir güç kaynağı gerektiriyor olsalar da, ışıl gerilimsel (foto voltaic) türlere göre 1000 kat daha duyarlı olmaları nedeniyle çoğu uygulamada yeğlenirler.
Pahalı olmadıkları için bir çifti sıcaklık kompanzasyonu amacıyla bir wheatstone köprüsü yapısında kullanılabilirler. Bu tür kullanımda LDRIerden birisi ışıktan tümüyle ekranlanır ve direnç, yalnızca çevre sıcaklığına bağlı olarak değişir.
Kadmiyum fotoiletken gözlerin en önemli sakıncası ise çok güçlü bir aydınlanmaya maruz bırakıldıklarında (doyum), bir “bellek” göstermeleri ve gerçek karanlık direncine saatler sonra dönebilmeleridir. Bu sorun nedeniyle çok yüksek ışık akılarında çalışılmaz ve her bir LDR için bir aydınlanma üst sınırı belirlenir.
Aygıtın oldukça basit ama ilginç bir uygulama devresi de aşağıdaki şekilde görülüyor. Bu devrenin amacı Vi belli bir değer aralığında dalgalansa da V0 değerini sabit tutmaktadır.
Şekilde görüldüğü gibi devre LDR – Foto Direnç , lamba ve potansiyometreden oluşmuştur. Vi, herhangi bir nedenle azaldığında, lambanın parlaklığı da azalacaktır. Aydınlanmanın azalmasıyla LDRnin direnci Rdelta artar ve V0 geriliminin değişmesini önler. Devrenin çalışma ilkesi, gerilim bölücü eşitliğine dayanmaktadır. Çıkış geriliminin değeri aşağıdaki eşitlik ile bulunur.
Aşağıdaki şekilde bir LDR – Foto Dirençin üzerine düşen ışığın dalgaboyu ile duyarlılığı arasındaki ilişki gösterilmiştir.
Işık şiddetine göre LDR’nin direnci birkaç ohm ile birkaç mega ohm arasında değişir. Bir ohm metre ile LDR’nin direnci kolayca ölçülebilir. Şekide bağlantılarda görüldüğü gibi, karanlık ve aydınlık ortamda ölçülen direnç değerleri arasında büyük fark vardır. Direnç değerindeki bu büyük değişim, uygun elektronik devreler ile algılanarak istenen işler yaptırılabilir.
Foto Diyot (LDR) Işığa Duyarlılığı
Bu elemanların ışığa duyarlılığı ışık gören yüzeylerinin büyüklüğüne ve üzerindeki lensin tipine bağlı olarak değişir. Lens mercek tipi olduğu takdirde duyarlılık artmaktadır. LDR’ler yapısal hassasiyetlerinden dolayı aşırı ısıda çalışamazlar. Aşırı ısı altında (maksimum 60ºC) bozulurlar.
LDR- Foto Direnç Nerelerde Kullanılır ?
Tam aydınlıkta (üzerine güneş ışığı düşüyorken) direnç değeri 5-10 Ω değerine kadar düşerken (nerdeyse tam iletken durumu) tam karanlıkta 200 MΩ gibi yüksek direnç gösterir. Bu özelliği sayesinde ışık değişimi ile kontrol etmek istenilen tüm devrelerde kullanabilir. Özellikle gece lambaları ve sokak lambalarında kullanılmaktadır.
LDR, ışık ile kontrol gerektiren robot projelerinde ve otomasyon sistemlerinde oldukça kolay bir şekilde kullanılabilecek bir sensör modelidir. Günlük hayatta gerek hobi gerek endüstriyel amaçlı pek çok alanda kullanılabilir. Fakat en sık aydınlatma sektöründe karşımıza çıkmaktadırlar.
Aydınlatmada sistemlerinde, gece ve sokak lambalarında kullanılabilir. Herkesin bileceği en sık uygulama alanı ise sensörlü lamba armatürler sistemleridir. Bir başka ufak örneği ise dış kapı zillerinin de buton aydınlatması devresi içindeLDR vardır.
Fakat kararlılığı ve tepkime süresi gibi sensör faktörleri önemsenen uygulamalarda foto direnç yerine yüksek hassasiyete sahip ve kalibre edilmiş kaliteli sensörler tercih edilir.
Foto Diyot (LDR) Sağlamlık Kontrolü
AVO metreyi ohm kademesine getiririz. Foto direnci avometremize bağladıktan sonra üzerine
bir el feneri veya çakmak gibi aletler yardımıyla ışık tutarız bu durumda direncin azaldığını görürüz.
Daha sonra LDRnin ışığı algılayan kısmını bir cisimle kapattığınızda sonsuz bir direnç değeri okuyorsanız LDR sağlamdır.
