آشنایی با فتوسل و کاربردهای آن دیدگاه بگذارید

آشنایی با فتوسل و کاربردهای آن

امروزه با پیشرفت علم و صنعت، مهندسان هر روز ابزار بیشتری برای بهبود کیفیت زندگی بشر اختراع می کنند. در نتیجه با گذشت زمان ما هر روز دستگاه های پیچیده تری را در مشاهده می کنیم. دستگاه هایی که ضمن پیچیدگی در ساختار خود، عملکرد و شیوه استفاده آسانتری دارند! یکی از این ابزار آلات پیچیده که کارهای سخت زیادی را برای همه ما آسان کرده است، قطعه های فتوسل هستند. فتوسل ها همانطور که از اسمشان مشخص است، قطعات کوچکی هستند که در دستگاه های مدرن امروزی به صورت گسترده استفاده می شوند. شاید شما ها اسم این قطعه را تا به حال نشنیده باشید، ولی مطمئن باشید تا حال زیاد از آن ها استفاده کرده اید. اگر کنجکاو هستید تا در مورد این قطعه بیشتر بدانید و با نحوه عملکرد و موارد کاربرد ان آشنا شوید، با ما همراه باشید.

فتوسل چیست؟

فتوسل ها قطعاتی هستند که نسبت به نور حساس می باشند. با برخورد نور به صفحه این قطعه، فتوسل از خود ولتاژی تولید می‌ کند. ولتاژ تولید شده می ‌تواند سیستم رله ‌دستگاه را به کار بیاندازد. در نتیجه انجام این فرایند جریان برق در مداری که از قبل مشخص شده است، قطع یا وصل می شود. در نتیجه دستگاه روشن یا خاموش می شود. فتوسل ها بر اساس کاربردی که دارند به دو گروه فتوسل های ولتاژی و فتوسل های مقاومتی تقسیم می شوند. اما فتوسل های ولتاژ چه تفاوتی با فتوسل های مقاومتی دارند؟

فوتوسل های ولتاژی در اثر برخورد شعاع‌ نور به صفحه خود، ولتاژی تولید می ‌کنند که می‌تواند رله‌ دستگاه مورد نظر را به کار بیاندازد، در نتیجه مدار دستگاه قطع یا وصل می شود.

فتوسل های مقاومتی (که اکثر فوتوسل های موجود در بازار را تشکیل می دهند و نسبت به فتوسل های ولتاژی قیمت کمتری دارند) با نام LDR  یا (Light Dependent Resistor) در بازار شناخته می شوند. این نوع فتوسل ها در واقع مقاومت متغیری هستند که در اثر تابش نور مقدار آن تغییر می کند. ناگفته نماند که این سنسورهای نوری ۲ پایه دارند.

از فتوسل ها در ساخت انواع سیستم های متفاوت و مدرن استفاده می شود که از جمله آن ها می توان به درب های اتوماتیک، آلارم مزاحم، دوربین های عکاسی و … اشاره کرد.

فتوسل ها چه ساختاری دارند؟

فوتوسل ها از یک ماده شیمیایی به نام سولفید کادمیوم ساخته می شوند و دارای دو الکترود، مواد حساس به نور و دو پایه خروجی می باشند. هنگامی که  نور به ماده حساس برخورد می کند، الکترون های اتم سازنده آن، انرژی نور را دریافت کرده و از اتم جدا می شوند. با ادامه این روند حرکت الکترون های آزاد شده باعث ایجاد جریان الکتریسته می شوند. طبیعی است که هر چقدر شدت نور تابیده شده بیشتر باشد، الکترون های بیشتری آزاد می شود، در نتیجه جریان الکتریکی بیشتری تولید می شود.

در سیستم های مختلف معمولاً قطعه فوتوسل را به همراه یک تقویت کننده در مرکز برق نصب می کنند. به این ترتیب جریان ایجاد شده در اثر نور تقویت شده و رله راه اندازی می شود. برای استفاده بهینه از فتوسل ها بهتر است سطح خارجی آن ها را پیش از استفاده تمیز کنید. چون وقتی روی صفحه این قطعات با یک لایه گرد و خاک پوشیده شده باشد، مقدار نوری که به آن می رسد کاهش یافته و عملکرد سیستم مختل می شود. به یاد داشته باشید که فوتوسل ها با نور کار می کنند، پس در تاریکی حساسیت کمتری دارند ولی وقتی در مقابل نور قرار می گیرند، این فاکتور افزایش پیدا می کند.

فوتوسل چگونه کار می کند؟ و چه کاربردهایی دارد؟

البته فتوسل ها قطعاتی با ساختار پیچیده و عملکرد تخصصی هستند ولی ما برای حفظ اختصار این فرآیند را به صورت کاملاً مختصر و مفید توضیح می دهیم. در حالت کلی می توان گفت فوتوسل ها بر اساس پدیده مقاومت الکتریکی و اثر فوتوالکتریک کار می کنند. اثر فوتوالکتریک فرآیندی است که زمانی که نور بر یک هدایت کننده یا هادی می تابد، منجر به تولید جریان الکتریکی می شود. با ادامه این جریان مقاومت فتوسل کمی کم تر می شود.

به عنوان مثال اگر در ساختار یک دستگاه فتوسل حساس به نور مادون قرمز به کار رفته باشد، یعنی یک جریان ثابت درون دستگاه وجود دارد و منبع نور مادون قرمز همواره درون آن می درخشد. تا زمانی که چیزی از تابش نور در آشکارساز جلوگیری کند. این همان فرآیندی است که در ساخت ابزارآلات اتوماتیک، مانند شیرآلات حمام، تشخیص دزدان در سیستم های امنیتی خانگی و… از آن استفاده می شود. هر چیزی که مانع از پرتو نور شود مقاومت مدار درونی و رفتار دستگاه را نیز تغییر می دهد.

این سنسورهای نوریِ حساس، ضمن اینکه به راحتی قابل استفاده هستند، اندازه ای کوچک و ارزان قیمت نیز می باشند. به همین دلیل از این قطعات به صورت گسترده در ساخت انواع دستگاه ها و سیستم های کاربردی استفاده می شوند. یکی از کاربردهای قطعات فتوسل در ساختار سیستم های گرمایشی صنعتی مانند هیتر های کابینتی کاربرد دارد. در واقع امروزه اکثر مشعل های گازی و گازوئیلی مدرن به این سنسورهای حساس و کارآمد مجهز شده اند. در ادامه به بررسی کاربرد انواع فتوسل ها در ساختار مشعل های مدرن می پردازیم.

بررسی انواع فتوسل های پر کاربرد در ساختار مشعل های مدرن

• همانطور که می دانید شعله مشعل ها انرژی را به صورت امواجی از نور و حرارت از خود ساطع می کند. البته کمتر از 10 درصد از کل انرژی ساطع شده در محدوده نور مرئی قرار دارد و ما می توانیم آن را ببینیم. بیش از 90 % انرژی به صورت نور مادون قرمز (طول موج بلند) ساطع می شود و درصد بسیار کمی به صورت طول موج های خیلی کوتاه (ماوراء بنفش) ساطع می شوند. سیستم های شعله یابی چشم الکتریک می توانند با امواج مادون قرمز، نور مرئی یا ماوراء بنفش کار کند.
• چشم الکتریک مادون قرمز ( IRD ) :  این نوع از فتوسل ها به نور مادون قرمز حساس هستند و هنگامی که در معرض این نور قرار می گیرند، مقاومت الکتریکی آنها با شدت تابش نور نسبت معکوس دارد. از چشم الکتریک های مادون قرمز در ساخت مشعل های دوسوخته استفاده می شود.

• چشم الکتریک ماورا بنفش: این نوع چشم الکتریکی یا فتوسل ها در واقع از یک لوله پر از گاز که به یک صفحه آند و کاتد مجهز شده و به اشعه ماوراء بنفش حساس می باشد، تشکیل شده است. نور ماوراء بنفش وارد لوله شده و به کاتد می رسد،  الکترون ها از کاتد خارج شده و جذب آند می شوند. عبور این الکترون ها از میان گاز، آن را یونیزه می کنند. لوله های UV معمولا با سه نوع حساسیت کم، متوسط و زیاد تولید می شوند. از این لوله در ساختار مشعل های گازی و گازوئیلی به کار گرفته می شوند.

نکات مهم در مورد نصب و نگهداری فتوسل ها در ساختار مشعل ها

• فتوسل ها باید به گونه ای نصب شوند که نور ایجاد شده توسط مشعل به صورت مستقیم به آن برسد.
• سایر نورهایی که توسط مشعل ایجاد نشده اند نباید به چشم الکتریکی برسد.
• چشم الکتریکی (فتوسل) باید در جایی نصب شود که دمای پیرامون آن کمتر از 60 درجه سانتی گراد باشد.
• در مشعل هایی که دمای پیرامون آن ها بیشتر از 60 درجه سانتیگراد است، از فتوسل های با کلاهک آلومینیومی استفاده می شود.
• در صورتی که از چشم الکتریکی به درستی استفاده نکنید، احتمالاً چشم یا رله خراب نمی شود. بلکه با گذشت زمان دقت اندازه گیری آن کاهش یافته و درنهایت باعث آسیب دیدن سیستم می شود.
• هنگام نصب چشم الکتریکی به نحوه اتصال پایه رله دقت کنید؛ چون اگر فاز و نول قطعه فتوسل اتصال پیدا کنند، می تواند به چشم الکتریکی و سیستم آسیب بزند.
• چشم الکتریکی باید به صورت منظم و دوره ای توسط افراد متخصص سرویس شود و جداره فتوسل از گرد و غبار و آلودگی ها پاک گردد.

 سخن آخر

امروزه افزایش گرمای زمین و هزینه های مخرب ناشی از مصرف بی رویه انرژی باعث شده تا پیدا کردن راهی برای کاهش مصرف انرژی و برق به اولویت جوامع تبدیل شود. استفاده از فتوسل ها کمک شایانی به رسیدن به این هدف می کنند.

این قطعات به خاطر اندازه ی کوچک و ارزان قیمتی که دارند به صورت گسترده در ساخت انواع دستگاه ها و سیستم های پرکاربرد و مدرن استفاده می شوند. شما می توانید انواع چشم های الکتریکی با قدرت های مختلف را در ساختار سیستم های گرمایشی مانند هیتر کابینتی و … استفاده می شوند.