Mạch cảm biến ánh sáng dùng transistor đơn giản giá rẻ

Bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu một mạch cảm biến ánh sáng đơn giản sử dụng một số linh kiện cơ bản như transistor, điện trở, quang trở, led. Mạch này được ứng dụng rất nhiều trong thực tế như đèn ngủ, chuyển mạch bằng ánh sáng, chỉ báo mực nước, đóng ngắt bằng ánh sáng,… Bây giờ chúng ta sẽ cùng nhau làm mạch nhé!

Quang trở là gì?

“Điện trở quang hay quang trở, photoresistor, photocell, LDR (tiếng Anh: Light-dependent resistor), là linh kiện điện tử chế tạo bằng chất đặc biệt có điện trở thay đổi giảm theo ánh sáng chiếu vào. Đó là điện trở phi tuyến, phi ohmic.

Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò, như trong mạch đóng cắt đèn chiếu bằng kích hoạt của sáng tối.

Nguyên lý hoạt động của quang trở:

Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao và không có tiếp giáp nào.Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ. Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω.

Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất. Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự do trong khối chất và làm chất bán dẫn thành dẫn điện. Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc số photon được hấp thụ.

Tuỳ thuộc chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác nhau với bước sóng photon khác nhau. Quang trở phản ứng trễ hơn điốt quang, cỡ 10 ms, nên nó tránh được thay đổi nhanh của nguồn sáng.” – Trích Wikipedia.

Transistor loại npn, có cấu tạo chân và thông số như hình bên dưới. Transistor dẫn khi VBE>0.7 (vì transistor này được làm bằng chất bán dẫn silic), transistor không dẫn khi VBE.

Nguyên lý hoạt động:

Khi chặn ánh sáng chiếu vào quang trở, điện trở LDR tăng, dòng IB nhỏ, VBE(Q1)<0.7, Q1 không dẫn, vì vậy điện áp đầu vào không đi qua cực CE của Q1 mà qua điện trở R1 vào cực B của Q2, VBE(2) > 0.7, Q2 dẫn, điện áp đầu vào đi qua R2 qua led làm led sáng và chạy vào cực E nối mass của Q2. Kết luận: Khi không có ánh sáng à led sáng.

Khi có ánh sáng chiếu vào quang trở, điện trở LDR giảm, dòng IB lớn, VBE(Q1)>0.7, Q1 dẫn, vì vậy điện áp đầu vào đi qua R1 qua cực CE của Q1, dẫn đến VBE(Q2) < 0.7, Q2 đóng, không có dòng qua led, led tắt. Kết luận: Khi có ánh sáng là Led tắt.