CDS CELL 이란?
1957년 네덜란드의 필립스사와 미국의 RCA사가 개발해낸 황과 카드뮴의 합성물인 황화 카드뮴(CdS, cadmiumsulfide)의 광 도전 효과를 이용한 수광소자.여기서 Cd는 카드뮴을 말하고,S는 황을 뜻함.
광 도전 효과란 ?
빛을 비추었을 때에 반도체 내부의 전기 전도도가 커지는 효과
- 물질의 전기 저항이 변화함
- 그림1. 광전도 효과 (출처 http://nucl-a.inha.ac.kr/)
- 그림설명 (아인슈타인의 광전효과 설명)
광전효과는 마치 구슬 맞추기와 같다. 그림1에서 원 안에 들어있는 구슬이 전자이고 위에서 내려오는 구슬이 빛
(광자)이다. 빛 구슬로 전자 구슬을 맞추어 원 안에서 튕겨내는 게임이다. 이 게임의 원리는 다음과 같다.
빛 구슬 하나가 전자 구슬 하나를 튕겨 낼 수 있다. (물론 주위 구슬에 영향을 주어서 더 튕겨내게 할 수도 있겠지만 문제를 간단히 생각하자.)
빛 구슬의 에너지가 충분하여야 (충분히 빠른 속도로 와서 전자 구슬을 맞추어야) 전자 구슬을 튕겨낼 수 있다.
여기서 말하는 빛 구슬은 빛 에너지를 말하며 전자는 도체에 존재하는 정공 혹은 전자를 말한다. 빛 에너지가 반도
체에 부딪히게 되면 내부에 있는 전자들이 반도체 내부에서 이동하게 된다. 전자의 이동은 전류의 흐름이기 때문에
반도체 내부의 저항이 줄어 들고 전류가 통과하게 된다.
- CDS CELL 구조?
CDS는 빛이 작용하면 전기저항이 줄고 빛이 약해지면 전기 저항이 늘어난다.
CDS 센서의 구조는 옆의 그림과 같다.
외부에 나와있는 리드선과 센서 내부의 전극이 연결 되어 있다. 양 전극은 가운데의 CDS로 연결되어 있고, 조사되는 빛의 양으로 저항값이 변경된다.
- 양쪽의 리드에 +전원과 -전원을 연결하였을 때에 빛의 양에 따라서 저항성분이 변경되므로 -전원으로 나오는 전압값이 변경 된다.
CDS CELL의 수광 범위
Cds 셀의 최대 감도 파장
520[nm] ~ 565[nm] 파장
광도전 센서 중 가장 대표적인 소자.
Cds 셀은 인간의 눈과 매우 유사한 분광 감도 특성을 나타낸다.
하지만 감지하는 범위가 800[nm] 까지 이므로 야간 감시 용 CCTV에 사용 되는 경우 Cds 센서 앞에 IR
그림3. CDS 수광 대역 그래프 / 인간의 시감도
(출처 인천시립대 메카트로닉스 공학과 )CDS CELL 특성
CDS 센서의 특성은 옆의 그래프와 같이 빛이 밝을 수록 저항값이 낮아지고, 빛이 어두울 수록 저항값이 올라간다.
- 조도 감지 회로는 Cds 센서의 빛에 의한 저항 특성을 이용 하여 회로를 구성 한다.
.그림4. CDS 특성 그래프
(출처http://www.manfix.co.kr/info/mp2-99.htm)
CDS CELL 회로 - 기본 회로
① (a) 컬렉터 출력 회로 (반전 회로)
Cds 셀에 입사되는 빛이 증가하면 Cds 저항치 감소.
저항값이 일정 이하로 떨어지면서 Vo=LOW 값이 됨.
Cds 셀에 입사되는 빛이 줄어들면 Cds 저항치 증가.
저항값이 일정 이상 올라가면 Vo=HIGH 값이 됨.
② (b) 이미터 출력 회로 (비반전 회로)
Cds 셀에 입사되는 빛이 증가하면 Cds 저항치 감소.
저항값이 일정 이하로 떨어지면서 Vo=HIGH 값이 됨.
Cds 셀에 입사되는 빛이 줄어들면 Cds 저항치 증가.
저항값이 일정 이상 올라가면 Vo=LOW 값이 됨.
그림5. CDS 비교기 회로.
(출처http://ask.nate.com/popup/print_qna.html?n=4175961)
CDS CELL 회로 - 비교기 회로 설명
① 빛이 없는 경우 - Cds의 저항성분이 높아져서 A의 값이 B의 값보다 높아짐. 비교기의 output은 HIGH
② 빛이 있는 경우 - Cds의 저항성분이 낮아져서 A의 값이 B의 값보다 낮아짐. 비교기의 output은 LOW
단순하게 빛의 유무를 판단 할 때에 사용하는 회로 .
그림6. CDS 비교기 회로.
(출처http://ask.nate.com/popup/print_qna.html?n=4175961)
CDS CELL 회로 - ADC 회로 설명
MICOM ATmega128과 CDS를 연동한 회로
ATmega128의 ADC0포트에 CDS 전압 출력을
연결.
빛의 밝기 변화에 따라 저항값이 바뀜. 저항값이 바뀌
면서 ADC0로 들어가는 전압값이 변화함.
MICOM에 사용되는 펌웨어에 전압 테이블을 설정하여
각 전압값에 따른 조도를 측정할 수 있음.
그림7. CDS- MICOM 회로 .
(출처http://embejide.tistory.com/17)
CDS CELL 회로 - 온도 보상 회로
회로 내의 온도가 상승하게 되면 전자의 흐름이 빨
라 지면서 전류가 상승하게 된다.
CDS 셀은 저항 성분을 가지고 있으므로 전류의
변화가 발생하면 전압의 변화가 함께 발생한다.
(V=IR 옴의 법칙을 대입하였을 때에 전류가 상승하게
되면 동일한 저항값이라 하더라도 전류에 의하여 전
압값이 틀려지게 됨)
이런한 오류를 방지하기 위하여 사용하는 회로 .
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