MOSFET เป็นทรานซิสเตอร์ชนิดพิเศษที่มีลักษณะเฉพาะ เมื่อเปรียบเทียบกับ BJT ทรานซิสเตอร์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเนื่องจาก BJT เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไป MOSFET จะมีสามเทอร์มินัล; ประตู แหล่งที่มา & ท่อระบายน้ำในขณะที่ บีเจที ประกอบด้วยฐาน ตัวสะสม และตัวปล่อย เมื่อใดก็ตามที่แรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่เทอร์มินัลเกต ก็จะสามารถสร้างสนามไฟฟ้าที่ควบคุมการไหลของกระแสตลอดทั้งช่องระหว่างเทอร์มินัลที่เหลืออีกสองเทอร์มินัล เช่น แหล่งกำเนิด & การเดรน และกระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลจากเทอร์มินัลเกตเข้าสู่ ทรานซิสเตอร์. MOSFET มีบทบาทสำคัญในการสร้างวงจรต่างๆ เช่น ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า , ตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์, ตัวติดตามแสงอาทิตย์, สวิตช์เปิด / ปิดเครื่องด้วยแสง และอื่น ๆ อีกมากมาย บทความนี้จะกล่าวถึงวิธีการออกแบบสวิตช์สั่งงานด้วยแสงด้วย MOSFET
สวิตช์เปิด-ปิดด้วยแสงพร้อม MOSFET
แนวคิดหลักของวงจรนี้คือการออกแบบวงจรง่ายๆ เพื่อเปิด/ปิดโหลดเหมือนกับ นำ ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง ที่นี่โหลดในวงจรถูกควบคุมผ่าน MOSFET
ส่วนประกอบที่จำเป็น
ส่วนประกอบที่จำเป็นในการสร้างสวิตช์สั่งงานด้วยแสงที่มี MOSFET นี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วย IRFZ44N มอสเฟต, LDR, 4.5Mohm ตัวต้านทาน , โหลดแถบ LED 12V และแหล่งจ่ายไฟแบตเตอรี่ 9V
การเชื่อมต่อสวิตช์สั่งงานด้วยแสง
การต่อสวิตช์เปิด-ปิดไฟด้วย MOSFET มีดังนี้
- ขั้วต่อท่อระบายน้ำของ IRFZ44N MOSFET เชื่อมต่อกับขั้วลบของ LED
- ขั้วลบของตัวต้านทาน 4.5Mohm เชื่อมต่อกับขั้วต้นทางของ MOSFET และขั้วบวกเชื่อมต่อกับขั้วบวกของ LED
- ขั้วบวกของ LDR เชื่อมต่อกับขั้วเกทของ MOSFET และขั้วลบคือกับขั้วต้นทางของ MOSFET
- ขั้วหนึ่งของตัวต้านทานเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ และขั้วเกตจะถูกส่งไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่หรือ GND
การทำงาน
ไฟกลางคืนคือโคมไฟไฟฟ้าขนาดเล็กมาก ที่ใช้อำนวยความสะดวกในที่มืดหรือที่ซึ่งบางพื้นที่มืดลงในบางช่วงเวลา เช่น ในกรณีฉุกเฉินหรือตอนกลางคืน MOSFET ใช้เพื่อสร้างสวิตช์เปิดใช้งานไฟแบบโฮมเมด อุปกรณ์ส่องสว่างที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถปรับเปลี่ยนได้จากหลายปัจจัย เช่น ความพร้อมของเวลากลางวันหรือการเข้าพัก
หนึ่ง แอลดีอาร์ หรือโฟโตรีซีสเตอร์เป็นตัวต้านทานแบบแปรผันที่ถูกควบคุมด้วยแสง ฟังก์ชั่นของตัวต้านทานนี้เป็นโฟโตคอนดักทีฟ ซึ่งหมายความว่าความต้านทานจะเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสง เมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้น ความต้านทานของ LDR จะลดลง ความสามารถในการนำไฟฟ้าของวัสดุสามารถเพิ่มขึ้นได้เมื่อความเข้มของแสงตกกระทบเพิ่มขึ้นตามสภาพการนำไฟฟ้าด้วยแสง วัสดุนำแสงแสดงคุณสมบัติประเภทนี้ ดังนั้นจึงใช้ในวงจรสวิตชิ่ง เช่น วงจรตรวจจับแสงและความมืด และวงจรเครื่องตรวจจับที่ไวต่อแสงด้วย
ตัวต้านทานแบบขึ้นกับแสงนั้นถูกสร้างขึ้นอย่างง่ายๆ ด้วยเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทานสูง เมื่อแสงตกบนอุปกรณ์มีความถี่สูงเพียงพอ โฟตอนที่ถูกดูดซับผ่านเซมิคอนดักเตอร์จะให้พลังงานเพียงพอเพื่อให้อิเล็กตรอนที่จับกันเพื่อเคลื่อนเข้าสู่แถบการนำไฟฟ้า ดังนั้นอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะนำไฟฟ้าเพื่อลดความต้านทาน LDR ในวงจรนี้ต้องเชื่อมต่อภายนอก เนื่องจากพื้นผิวการตรวจจับต้องสัมผัสกับพื้นที่โดยรอบจากจุดที่จำเป็นต้องตรวจจับระดับแสง
ความไวแสงของโฟโตรีซีสเตอร์สามารถผันผวนได้มากขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบ นอกจากนี้ ตัวต้านทานเหล่านี้จะแสดงการหน่วงเวลาตามปกติ 10 มิลลิวินาทีหรือต่ำกว่า หรืออยู่ระหว่างการเปิดรับแสงจนถึงการลดลงภายในความต้านทานในภายหลัง
ในวงจรข้างต้น LDR (ตัวต้านทานขึ้นอยู่กับแสง) คือตัวต้านทานแบบแปรผันซึ่งค่าความต้านทานจะลดลงโดยการเพิ่มความเข้มของแสงตกกระทบ ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง วงจรจะเปิดหรือปิด LED ซึ่งหมายความว่าเมื่อ LDR ตรวจพบความเข้มแสงสูง LED จะปิดโดยอัตโนมัติ และเมื่อมีความเข้มแสงน้อย LED จะเปิดขึ้น ที่นี่สามารถควบคุม LED ที่มีลักษณะคล้ายโหลดได้ด้วยความช่วยเหลือของ MOSFET สวิตช์เปิดใช้งานแสงแบบเรียบง่ายนี้ทำงานโดยอัตโนมัติโดยเปิดไฟในเวลากลางคืนและปิดในเวลากลางวัน สวิตช์เปิดทำงานด้วยแสงมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าและมีประสิทธิภาพมากเมื่อใช้ทุกวันเพื่อทำให้บ้าน สวน ฯลฯ ของคุณเป็นแบบอัตโนมัติ
ข้อดีข้อเสีย
ที่ ข้อดีของสวิตช์เปิดทำงานด้วยแสง รวมถึงสิ่งต่อไปนี้
- วงจรเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องดำเนินการด้วยตนเอง
- วงจรนี้กินไฟน้อยกว่า
- วงจรนี้ออกแบบง่ายมากโดยใช้ส่วนประกอบน้อยลง
- อัตราส่วนความต้านทานแสง-ความมืดของ LDR ในวงจรอยู่ในระดับสูง
ที่ ข้อเสียของสวิตช์เปิดทำงานด้วยแสง รวมถึงสิ่งต่อไปนี้
- ขณะใช้งานวงจรนี้ ต้องใช้ความระมัดระวัง
- การตอบสนองทางสเปกตรัมของ LDR ในวงจรนี้แคบ
- ความเสถียรของอุณหภูมิของวงจรนี้อยู่ในระดับต่ำ
- การแปรผันของค่าความต้านทานของ LDR มีความล่าช้า เพราะหากค่าเปลี่ยนจากมืดไปสว่างหรือจากสว่างไปมืด มันจะจำกัดการใช้ LDR ทุกที่ที่สัญญาณแสงเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว
การใช้งาน
ที่ การใช้งานสวิตช์เปิด-ปิดด้วยแสง รวมสิ่งต่อไปนี้
- วงจรสวิตช์เปิดทำงานด้วยแสงถูกใช้ในการใช้งานด้านความปลอดภัยซึ่งมีความมืดอยู่เหนือตัวต้านทานที่ขึ้นอยู่กับแสง จากนั้นจะหยุดไฟ
- วงจรนี้มีประโยชน์มากในการเปิดไฟทุกครั้งที่ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงสว่างขึ้น LDR จะมีความต้านทานสูงสุดในความมืด และภายในแสงก็จะมีความต้านทานต่ำ
- วงจรเหล่านี้ใช้ในโคมไฟสวนเพื่อเปิดอัตโนมัติในเวลากลางคืน
- วงจรเหล่านี้ใช้ในสัญญาณเตือนลิ้นชักซึ่งจะดังขึ้นเมื่อเปิดลิ้นชักสีเข้ม
- วงจรนี้ใช้เพื่อปิดหลอดไฟ (หรือ) กลุ่มหลอดไฟเฉพาะเพื่อตอบสนองต่อระดับแสงโดยรอบที่แตกต่างกัน
- วงจรนี้ยังสามารถใช้เป็นระบบควบคุมไฟถนนอัตโนมัติได้อีกด้วย
