PART10전기소자 특성회로

실험목적

• 1.CDS 특성에 대해 이해할 수 있다.
• 2.조명제어에 대해 이해할 수 있다.
• 3.서미스터 특성에 대해 이해할 수 있다.
• 4.온도제어에 대해 이해할 수 있다.

실험 1 :조명 제어(Light controlled) 스위치 회로

이론

조도 센서는 광센서의 가장 기본적인 센서로서, 빛의 밝기에 대하여 전기적인 성질로 변환시켜주는 역할을 하는 센서이다. CdS(Cadmium sulfide)는 가장 보편적으로 사용되는 조도 센서로서 다른 이름으로는 광 도전셀 또는 Light Dependent Resistor (LDR)이라고 불리기도 하며 어두운 곳에서는 절연체와 같이 저항이 높아졌다가 가시광선이 닿으면 도체와 같이 저항이 낮아지는 성질을 가진다. 이 센서는 고감도, 소형, 저가격, 가시광선에 민감하다 등의 장점이 있지만 반응시간이 느려 즉각적인 반응을 필요로 하는 센서에는 적합하지 않다. 광량이 많을 시 빨라지는 등 광량에 따라 반응시간이 달라지긴 하지만 오히려 불완전한 요소가 될 수 있다. 그림 10-2은 CdS에 구조와 기호 및 특성을 나타내었다.

CdS의 특징은 다음과 같다.

• 스펙트럼 응답 : 550~650nm의 스펙트럼 영역
• 조도 : 조도와 저항 관계는 0.1~1,000Lux 조도레벨에서는 거의 선형이다
• 응답속도 : 감쇠시간은 일반적으로 10ms에서 수 초이다. 상승시간은 감쇠시간보다 길다.
• 온도범위 : 동작온도 범위는 –20~70℃이다.

정확한 Lux의 수치를 측정하고 싶다면 포토다이오드 소자를 사용하여야 하며, CdS와 같이 광센서의 일종이며 가시광선부터 적외선까지 다양한 영역의 광원을 감지할 수 있지만 가격이 상대적으로 비싸고 주변회로가 복잡해진다는 단점이 있다. 하지만 밝기대비 저항 값이 선형적으로 나와서 수치화하기 좋고 프로그램 소스가 간단해진다는 장점도 있다.

GL5516을 예를 들면 어두울 때 200KΩ, 10Lux에서 5~10kΩ으로 나와 있으므로 10LUX 측정 하려고 한다면 저항은 7.5KΩ을 사용 하면 가장 오차가 적은 입력을 받을 수 있다.

광도전 소자인 CdS 검출기의 응용은 두가지 분야로 분류할 수 있다. 첫째는 연속 가변 저항기와 같은 검출기 작용에 따라 결정되는 분야와, 다른 하나는 스위칭 동작을 위한 높은 저항과 낮은 저항에 따라 결정되는 분야이다.

그림 10-3 회로는 CdS 검출기의 스위치 특성을 응용한 회로이다.

CdS에 빛을 쪼이면 VR1과 R1로 직렬회로가 된다. VR1과 R1에 전압강하는 TR1의 베이스에 바이어스를 공급되고, TR1의 컬렉터 이미터 간에는 전류가 흘러 컬렉터 저항 R16에 전압강하를 제공한다. 이 전압강하는 TR2의 베이스 바이어스가 되어 TR2를 토통하게 하여 LED1이 점등된다. CdS에 비치는 빛이 감소하면 CdS의 저항(R_CDS)은 증가한다. 이는 TR1의 베이스 전압을 감소시키게 되므로(A점 전압 = ) TR1은 차단된다. 따라서 TR2도 차단되므로 LED1은 소등한다.

실험 과정

1. M10 보드의 Block a의 CdS 소자를 사용한다.

2. 멀티미터를 사용하여 현 상태에서의 CdS 저항값을 측정하여 기록한다.

3. 손을 사용하여 CDS를 어둡게 만든 상태에서 CdS의 저항값을 측정하여 기록한다.

4. 위 두 가지의 결과로 보아 CdS는 빛의 세기에 따라 저항값이 어떻게 변화되는지 기술한다.

5. 현재 주변에 있는 램프를 이용하여 CdS에 빛을 가하고 CdS의 저항값을 측정하여 기록한다.

6. 평소 상태에서의 저항값과 빛을 가했을 때의 저항값이 어떠한 차이가 있는지 기술한다.

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