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트랜지스터(TR)과 CdS를 이용해 빛의 밝기에 따라 LED가 점등되는 2가지 경우의 전자회로를 구성해 보겠습니다.
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[회로분석] Cds(빛 감지 센서) – Modap’s Lab
이번 포스팅에서는 Cds라는 조도센서를 이용하여 빛 감지 회로를 분석해 보겠다. Cds는 조도센서, 광센서 라고 불리며 빛이 입사하면 전도성이 되는 …
Source: habang.tistory.com
Date Published: 7/12/2021
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3. 광센서 (Cds) – 네이버 블로그
저항의 변화를 전압의 변화로 변환하여 사용합니다. 위 회로는 Cds를 응용한 회로입니다. 여기서 연산증폭기(OP Amp) 741은 비교기로 사용됩니다 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 11/28/2022
View: 5320
[회로공부] 어두워지면 불이 켜지는 회로 원리_페이퍼램프 …
본 회로도에서 트랜지스터(2N 3904)의 역할은 스위치 역할(=전류차단 or 전류흐르게)입니다. – 조도센서(빛감지센서)는 가변저항의 역할을 합니다.
Source: kocoafab.cc
Date Published: 12/18/2022
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아두이노 기본실습 6 – CDS(Photoresistor) 광센서 조도센서 실험
회로에 대해 간단히 설명하면 CDS센서는 빛에 반응하는 가변 저항으로 보면 직렬로 연결된 10K저항사이에 저항값에 따른 0~5V 사이의 전압분배가 일어납니다. 전압은 저항 …
Source: scipia.co.kr
Date Published: 7/29/2021
View: 2342
CDS를이용한 조명 스위치 회로 실험 – Daum 블로그
1. 실험 목표 – CDS값 변화에 의한 조명을 on/OFF 시키는 회로를 구성하여 동작 시킨다. 2. 회로 구성도 1) CDS의 동작 원리를 이해하기 위해 CdS의 …
Source: blog.daum.net
Date Published: 12/24/2022
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세틀링 타임을 감소시키는 cds 회로, 이를 포함하는 이미지 센서
본 발명의 실시 예들에 따른 CDS(Correlated Double Sampling) 회로는 픽셀 신호 및 램프 신호를 비교하고, 비교 결과에 상응하는 비교 신호를 출력하는 비교기, …
Source: patents.google.com
Date Published: 12/14/2022
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탑전자 CDS센서 새소리 회로 (1개) : 다나와 가격비교
식품/유아/완구>로봇/장난감/인형>학습/과학완구, 요약정보 : 과학완구 / 8세이상 / 과학만들기.
Source: prod.danawa.com
Date Published: 8/29/2021
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Cds Cell (GL5616) / 디바이스마트
Cds 5파이 조도센서 / 빛 감지센서, 회로 ON/OFF 제어, 센서등에 많이 사용됩니다.
Source: www.devicemart.co.kr
Date Published: 11/11/2021
View: 9937
CDS 포토셀 센서를 이용해 자동 점등 가로등 회로 구성 및 제어
CDS 포토셀 센서를 이용해 자동 점등 가로등 회로 구성 및 제어. 광센서를 이용해 밝기 측정해서 Serial 출력 및 빛이 가리워지면 LED점등하기. 부품 목록. 회로도.
Source: codedragon.tistory.com
Date Published: 9/22/2022
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- Author: science fun with everyone
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- Date Published: 2020. 5. 9.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=rxKDpUju-uc
[회로분석] Cds(빛 감지 센서)
Cds Sensor
2N3903-D.PDF SEN-09088_Cds.pdf
이번 포스팅에서는 Cds라는 조도센서를 이용하여 빛 감지 회로를 분석해 보겠다.
Cds는 조도센서, 광센서 라고 불리며 빛이 입사하면 전도성이 되는 반도체이다. 즉 빛의 세기에 따라 저항 값이 변하는 가변저항이라 할 수 있다. 일반적으로 Cds라고 하는 이유는 황화카드뮴(CdS)을 사용해서 만들어 지기 때문에 Cds라고 불린다.
이번에 분석할 회로는 다음과 같다. 본 포스팅에서는 Cds를 사용하기 위해 Pspice가 아닌 프로테우스를 활용하였다.
회로를 분석할 때는 무엇을 먼저 봐야 할까? 가장 먼저 전원을 봐야한다. 본 회로는 현재 9V의 전원을 가지고 구동하고 있다. 그리고 저항 R1과 R2가 병렬연결되어있어 각각의 라인이 9V의 전압을 갖는 것을 알 수 있다. 그리고 R1은 Cds와 연결되어있고 R1과 Cds사이에 NPN타입의 트랜지스터가 연결되어있다. 그리고 트랜지스터와 저항 R2사이에는 LED가 연결되어 있다.
회로를 둘러보았으니 이제 데이터시트를 보면서 각 소자에대한 분석을 해보자.
Cds의 데이터시트를 보면 다음과 같은 글과 그림을 볼수있다.
첫번째 글을 보면 Cds의 구동 범위를 알 수 있다. 첫번째 문장 Light Resistance at 10Lux (at 25℃)는 상온 25도에서 Cds에 10Lux의 빛을 비추면 8~20KΩ의 저항을 갖는다는 것이다. 그리고 다음줄을 보면 Cds가 어두울때 1MΩ의 저항 값을 갖는다는 것을 알 수 있다. 그리고 Power Dissipation을 통해 Cds가 100mW의 전력을 견딜 수 있고 다음줄 Max Voltage를 통해 Cds에 가해지는 최대 전압을 알 수 있다.
그리고 옆에 그림을 보면 Cds에 점점 밝은 빛을 비출수록 저항 값이 낮아짐을 알 수 있다.
그리고 NPN형 트랜지스터의 데이터시트를 보자
데이터 시트에서 Base-Emitter Saturation Voltage를 통해 Base와 Emitter에 최소 0.65 ~ (Ic = 10mA)0.85V, (Ic = 50mA)0.95V 의 전압차가 발생하면 전류가 Collector에서 Emitter로 흐를 것임을 알 수있다. 그리고 회로에서 쓰인 Led는 2.2V의 구동전압을 갖으며 10mA의 구동전류를 갖도록 설정했습니다.
지금까지의 데이터시트를 통하여 트랜지스터의 Collector에는 10mA의 전류가 흐르고 Cds와 저항 R1의 직렬연결로 전압분배가 되어 트랜지스터의 Base단의 전압으로 들어가는 것을 알 수 있습니다.
그렇다면 지금까지의 데이터시트 분석으로 회로가 어떻게 구동이 되는지 분석이 가능합니다.
회로를 동작하면 다음과 같은 반응이 일어납니다.
회로를 보면 Cds에 빛이 들어오지않으면 Led가 켜지는 것을 알 수 있습니다. 왜냐하면 Cds에 빛이 들어오지 않으니 Cds의 저항 값이 데이터 시트에서 보듯이 1MΩ만큼 높아지고 저항 R1과 Cds에 9V의 전압분배가 일어나면서 Cds에 전압이 걸리기 때문입니다. 그리고 Cds와 트랜지스터의 Base단은 R1을 기준으로 병렬 연결되어있기 때문에 똑같은 전압 값을 갖습니다. 즉 R1과 Cds는 1:10의 저항비를 갖고있으므로 Cds와 트랜지스터의 Base 단에는 약 8V의 전압이 걸리게 됩니다.
이전 데이터시트에서 트랜지스터의 Base단의 전압이 최소 0.65V에서 구동이 된다는 것을 보았습니다. 빛이 없을때 트랜지스터 Base단에 걸리는 전압은 약 8V이므로 트랜지스터 Collector단에서 Emitter단로 전류가 흐르게되어 Led에 불이 들어오게 됩니다.
만약 Cds에 빛을 준다면 어떻게 될까요?
다음 그림은 Cds에 빛을 주었을때 동작하는 모습입니다. 그림을 보면 Led가 켜지지 않는다는 것을 알수 있습니다.
Cds의 데이터시트의 그래프를 보면 100lux에서 저항 값을 약 1Ω만큼 갖는다는 것을 보았습니다. Cds가 1Ω의 저항 값을 가지고 있으므로 R1과의 전압분배에서 Cds는 전압을 거의 갖지 않게 됩니다. 이는 트렌지스터의 Base단에 전압이 거의 걸리지 않는다는 것입니다. 따라서 트랜지스터의 Collector에서 Emitter로 전류가 흐르지않으면서 Led가 켜지지 않게 되는 것입니다.
또한 100lux는 어두운 낮의 밝기 입니다. 즉 본 회로는 밤에는 불이켜지고 낮에 불이 꺼지는 회로임을 알 수 있습니다.
지금까지 Cds를 이용한 빛 감지 회로를 살펴보았습니다. 이번에는 저항 R1과 R2의 쓰임에 대해 이야기를 해보겠습니다.
저항 R1과 R2의 용도는 무엇일까요? R1의 쓰임은 본 포스팅을 보면서 눈치 채셨을 것입니다. 바로 Cds와 전압분배입니다. Cds주변이 어두워지면서 저항 값이 높아질때 전원 9V가 R1뿐만아니라 Cds도 걸리게 됩니다. 좀 더 공부를 하셨다면 이 전압분배가 어떤 용도인지 아실 것입니다. 현재 R1의 저항값은 100KΩ입니다. 만약 R1의 저항값을 10KΩ으로 10배를 낮춘다면 어떻게 될까요? 그렇다면 0lux에서 저항비는 1:100이 될것입니다. 이는 Cds에 더 많은 전압이 걸린다는 것을 의미합니다. 이 전압은 트랜지스터의 Base전압과 동일합니다. 다음 그래프를 보겠습니다.
빨간색 그래프는 y=100x 그래프이고 초록색 그래프는 y=10x 입니다. 초록색 그래프가 빨간색 그래프에 비해 좀더 완만한 것을 볼 수 있습니다. 이는 회로에서 Cds와 R1간의 관계로 볼 수 있습니다. 저항 비가 1:100일 때 Cds에 더 높은 전압이 걸리게 되고 1:10에서는 낮은 전압이 걸리는 것입니다. 이를 해석하면 R1의 저항 값이 높아질수록 Cds에는 전압이 천천히 걸린다는 것입니다. 즉 R1은 Cds의 민감도를 조절하는 것으로 볼 수 있습니다.
이번에는 저항 R2에 대해 얘기해보겠습니다. 본 회로를 해석할때 Led가 2.2V의 전압강하와 10mA의 전류가 필요하다고 했습니다. 그러므로 Led를 구동시키기 위한 10mA의 전류가 필요하다는 것입니다. 그러나 Led안에 있는 저항은 매우 작기 때문에 저항 R2가 없다면 매우 높은 전류가 흐르게 됩니다. 이는 Led 소자가 견딜수 있는 전력을 초과하게 되어 일시적으로는 Led에 이상이 없지만 Led의 수명을 깎을 수 있습니다. 이럴때 저항 R2를 통하여 전류를 조절하게 됩니다. Led에는 2.2V의 전압강하를 갖고 저항 R1과 직렬연결 되어있기 때문에 저항에는 9V에서 2.2V를 뺀 6.8V의 전압이 걸린다는 것을 알 수 있습니다. 이때 옴의 법칙을 적용하여 저항 값을 구할 수 있습니다.
위와 같은 식에 6.8V과 10mA를 대입하여 저항값이 680Ω이 나오게 됩니다. 하지만 본 회로에서는 100Ω의 저항을 사용하였습니다. 저항에는 똑같이 6.8V가 걸리고 있으므로 현재 회로에는 68mA의 전류가 흐르고 있다는 것을 알 수 있습니다. 이는 Led소자에 과부하를 주어 수명을 깍되는 역할을 하게 됩니다. 하지만 본회로에서 Led의 전압강하가 2.2V 그리고 10mA의 구동전류가 있기 때문에 그럴 뿐이지 만약 40mA의 전류를 필요로 하는 Led가 사용된다면 본 회로에서 사용한대로 100Ω의 저항을 사용해야 할 것입니다.
지금까지 빛 감지 센서의 회로분석을 해보았습니다. 포스팅에서 사용된 Cds와 트랜지스터의 데이터시트는 포스팅 처음에 첨부를 하였으니 데이터시트를 다운받아 본인이 해석을 해보시면 좋은 경험이 될 것 입니다. 다음 포스팅에서는 수위 경보기 회로를 분석해 보겠습니다.
3. 광센서 (Cds)
광센서는 광신호를 전기적인 신호(예를들어 저항의 변화)로 변환하여 검출하는 소자를 말합니다.
그 중에서 가장 간단하고 저렴하지만 우리 주변의 많은 곳에 적용되고 있는 Cds에 대해 살펴봅시다.
Cds는 황화 카드늄을 주성분으로 하는 광도전 소자로
Cadmium sulfide 또는 light dependent resistor(LDR) 이라고 합니다.
그리고 빛의 세기에 따라 저항 값이 변하는 (빛의 세기가 셀수록 저항이 작아짐) 광 가변저항입니다.
따라서 Photoresistor, Photoconductive cell 또는 단순히 Photocell 이라고 부릅니다.
위에서 말한 광도전 현상은 빛이 물체에 비추어지면 물체의 도전율이 증가하는 현상입니다.
위 사진은 Cds의 실물 사진입니다.
위 그림은 조도 변화에 따른 Cds 저항 값의 변화를 나타냅니다.
그림에서 알 수 있드시 밝기가 밝을 수록 저항이 작아집니다.
저항의 변화로 나타나므로 그대로 사용하지 않고 다른 저항을 직렬 연결 후, 바이어스 전압을 걸어
저항의 변화를 전압의 변화로 변환하여 사용합니다.
위 회로는 Cds를 응용한 회로입니다.
여기서 연산증폭기(OP Amp) 741은 비교기로 사용됩니다.
연산증폭기의 비교기는 OP Amp의 반전입력과 비반전입력을 비교하여 두 개의 포화값 중
하나를 출력합니다.
위 회로는 OP Amp에 +12V의 single power supply가 연결되어 있으므로 이상적인 경우
+12V와 0V 두 개의 출력을 가집니다.
반전입력과 비반전입력은 각각 전압분배회로로 구성이 되는군요.
VR1을 이용하여 Relay가 동작하는 조도(밝기)를 설정합니다.
평상시에는 연산증폭기의 비반전입력이 Cds를 포함하는 전압분배 회로에 의한 반전입력 보다
작게 되어 연산증폭기의 출력이 0V가 되고 Relay 구동을 위한 NPN Transistor는 동작하지
않습니다.
그러나 조도가 어두워지면 Cds의 저항이 증가하므로 R1 양단의 전압 즉, 반전 입력단의 전압이
비반전입력단의 전압보다 작아지고 연산증폭기는 +12V를 출력하게 됩니다.
그러면 NPN Transistor가 작동하여 Relay가 구동됩니다.
어두워지면 저절로 불이 켜지는 가로등에 적용할 수 있는 회로가 되겠습니다.
물론 실제 적용을 위해서는 실제 연산증폭기의 특성도 있고 약간의 회로 수정이 필요하겠습니다.
간단히 Cds에 대해 살펴보았습니다.
도움이 되시길…..
1. 실험 목표
– CDS값 변화에 의한 조명을 on/OFF 시키는 회로를 구성하여 동작 시킨다.
2. 회로 구성도
1) CDS의 동작 원리를 이해하기 위해 CdS의 저항값 변화를 측정한다 (날씨의 영향과 측정장소의 광량에 따라 측정값은 다를 수 있음)
(1) 실내 측정 : 600옴 / 실외 측정 : 50옴 / 실외 그늘 측정 : 200~300옴 또는 10K 옴 까지 다양함.
2) Relay를 사용 할때는 릴레이의 구성 원리를 확인하고 점점을 찾은다음 사용하고자 하는 릴레이의 동작 전원 만큼 전원을 인가한다.
3) 회로에서는 약 5V 구성이였으나 본인은 24V동작 릴레이를 사용하였음으로 LED와 쌍으로 다는 저항값을 다시 계산하여 달아준다.
< 교재의 회로도 구성 사진 >
3. 브래드 보드판에 회로를 구성 결과 및 테스트
1) 회로도에 맞게 회로를 구성한다.
2) CdS를 가리기 전과 가린 후의 LED상태를 확인한다.
< 회로구성 완료 사진 >
< CdS의 광량 차단 전 >
< CdS의 광량 차단 후 -1>
< CdS의 광량 차단 후 -2>
4. 동작 설명
1) 광전소자(CdS)는 빛이 많으면 저항이 작아지고, 어두우면 저항값이 커지는 소자이다.
2) 손으로 가리거나 어두워지면 CdS 저항 증가 -> CdS양단 전압 증가 -> TR의 베이스단에 도통 -> 달링턴 접속으로 인한 대전류 증폭 스위칭 동작
-> 릴레이가 여자하여 A접점이 B접점 바뀜에 따라 스위치 on -> 릴레이의 동작으로 램프 on
5. CDS저항 값 변화에 의한 조명 on / OFF 회로 구성 실험 동영상
< 실험 동영상 1 >
< 실험 동영상 2 >
5. 결과 및 실험 고찰
– 실험결과 CdS의 동작원리를 이해하고 릴레이의 동작 원리를 이해 하였으며. CdS의 상단 가변저항 값의 변화에 따라 빛에 대하여 반응하는 감도를 높게 설정하고 낮게 설정 할 수 있음을 알았다. 또한 릴레이는 내부의 코일이 자화 방식으로 여자되고 코일내에 충전되어 있는 전압이 남아 있어 이를 소모 시키기 위해서 병렬회로로 다이오드를 역방향으로 접속하여 남아있는 전압을 소모시킨다는 것을 배웠다. 마지막으로 아쉬운점은 릴레이의 동작시 빛의 광량에 따라 릴레이가 빠르게 on/OFF되며 전등이 꺼졌다 켜졌다 하는 현상이 발생(채터링)으로 이를 정확히 on과 OFF로 구분 할 수 있는 보조 회로를 구성한다면 일정전압이 되었을 시에만 릴레이가 한번만 on/OFF 되는 회로를 구성하여 회로를 보완한다면 더 나은 회로구성이 될 것 같다.
KR20170114602A – 세틀링 타임을 감소시키는 cds 회로, 이를 포함하는 이미지 센서 – Google Patents
H01L27/14
Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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Cds Cell (GL5616)
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CDS 포토셀 센서를 이용해 자동 점등 가로등 회로 구성 및 제어
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빛의 양이 너무 세서 조도센서의 저항값 줄어들어 저항이 0이 될 경우 과도한 전류가 흘러 부품에 손상을 주게 될 수도 있습니다. 또, 빛의 양이 일정한 비율로 늘어나는 것이 아니라 갑자기 빛의 유무에 따라 왔다갔다하므로 일정 비율로 늘어날 수 있도록 10K옴을 연결합니다.
Arduino Uno Photocell LED D13 + 220Ω A0 + 5V + GND + 10KΩ +
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