مبدا عمل الخلية الضوئية
السلام عليكم ورحمة الله زوار ومتتبعوا مدونة جوابك نلقاكم في مقال جديد بعنوان كيف تعمل الخلية الضوئية.
مقدمة
تحدثا في مقال سابق عن شرح لمجموعة من دوائر التحكم الذاتي ودكرنا ان الخلية الضوئية عبارة عن عنصر من دوائر التحكم الذاتية. اذن في هذا المقال سوف نتطرق الى شرح مفصل لهذا العنصر.
تم تطوير الخلية الكهروضوئية عام 1883 من طرف المخترع الامريكي تشارلز.
ماهي الخلية الضوئية ؟
تعد الخلية الكهروضوئية نوعًا من أجهزة الاستشعار،حيث تمكننا من استشعار الضوء. تعمل الخلية الضوئية على توصيل او قطع التيار الكهربائي بشكل تلقائي اعتمادا على شدة الاضاءة التي تستقبلها. يتم استخدام هذا العنصر ليس فقط في الدوائر الكهربائية بل وكذلك الدوائر الالكترونية.
غالبا مايتم استخدام الخلية الكهروضوئية في تطبيقات الاضاءة بحيث يتم تشغيل الاضاءة بصفة تلقائية عندما تكون شدة الضوء منخفضة. تستخدم أيضًا في تطبيقات أخرى مثل أجهزة إنذار الدخلاء والأبواب الأوتوماتيكية أيضًا.
ما يميز الخلية الضوئية أنها صغيرة جدًا ويتم تغذيتتها بطاقة منخفضة كما انها اقتصادية وسهلة الاستخدام للغاية.
 |
| مثال لكيفية ربط الخلية الضوئية مع مصباح |
- السلك باللون الاسود (السلك الحار) هو الذي يتم من خلاله تغدية الخلية الضوئية.
- السلك باللون الازرق هو السلك المحايد.
- السلك باللون بالاحمر هو سلك العودة والذي يام من خلاله ربط الخلية بالمحمل (المصباح)
مخطط الدائرة الكهروضوئية
تسمى الخلية الكهروضوئية المستخدمة في الدائرة بدائرة استشعار الظلام.
تشمل المكونات المطلوبة لبناء هذه الدارة العناصر التالية
- بطارية 9 فولت
- الترانزستور 2N222A
- مقاومات 22 كيلو أوم
- 47 أوم
- مقاومة ضوئية
- ثنائي ضوئي LED.
 |
| دارة استشعار الظلام |
تعمل الدائرة الكهروضوئية أعلاه في حالتين عندما يكون هناك ضوء وعند غياب للضوء أي في الظلام.
- في الحالة الأولى، أي في الحالة التي تكون فيها الاضاءة تكون مقاومة الخلية الكهروضوئية أقل، وبالتالي سوف يتدفق التيار عبر المقاومة 22Kilo Ohms و المقاومة الضوئية. وبهذا لن يشتغل الثنائي الضوئي.
- في الحالة الثانية، أي في حالة غياب أي مصدر للضوء تكون مقاومة الخلية الكهروضوئية عالية، سوف يتدفق التيار الكهربائي مباشرة الى قاعدة الترانزيتسور سوف يصبح هذا الاخير عبارة عن وصلة بين المجمع والباعث وبالتالي سوف يشتغل الثنائي الضوئي.
كيف تعمل الخلايا الضوئية ؟
يعتمد مبدأ عمل الخلية الكهروضوئية ببساطة على المقاومة الضوئيةLDR ، ففي الظلام سوف تسمح الخلية الضوئية بتمرير التيار للحمل (المصباح) على العكس من ذلك عند وجود لمصدر اضاءة سوف يتم منع تدفق التيار للحمل.
 |
| اسلاك التوصيل للخلية الضوئية |
وظيفة الخلية الضوئية
يوجد مفتاح في الخلية الضوئية، سوف يفتح المفتاح عند تسليط الضوء حول الخلية الضوئية، وسوف يغلق عندما تكون شدة الاضاءة منخفضة (في الظلام). اذن فهذا المفتاح هو الذي يستخدم لتشغيل و إيقاف الضوء بصفة تلقائية.
ما هي المقاومة الضوئية LDR؟
LDR (المقومة الضوئية)، هي عبارة عن عنصر إلكتروني تتغير قيمة المقاومة الخاصة بldr اعتمادا على شدة الضوء المسلط عليها. فكلما كانت شدة الاضاءة كبيرة كانت مقاومة LDR صغيرة والعكس صحيح أي انه كلما كانت شدة الاضاءة المسلطة على المقاومة الضوئية صغيرة كانت قيمة المقاومة كبيرة.
مالفرق بين الخلية الضوئية والمقاومة الضوئية ؟
الفرق بين الخلية الضوئية والمقاومة الضوئية LDR هو ان الخلية الضوئية عبارة عن جهاز إلكتروني يعمل بصفة تلقائية على قطع أو توصيل التيار الكهربائي وفقًا لشدة الضوء الذي يستقبله.
اما المقاومة الضوئية فهي عبارة عن عنصر إلكتروني مركب في بداخل الخلية الكهروضوئية.
تستخدم الخلية الضوئية على نطاق واسع في تطبيقات الإضاءة بحيث يتم تشغيل وإيقاف الاضاءة تلقائيًا من دون الحاجة الى مستخدم، إلى جانب استخدام الخلية في تطبيقات الاضاءة التلقائية، يمكننا أيضًا استخدام الخلية الضوئية لعمل تلقائي آخر، اعتمادًا على التطوير و إبداع كل منا، مثل عمل مستشعر الحركة، إغلاق الباب التلقائي وفتحه الخ ...
تطبيقات الخلية الكهروضوئية
- تستخدم الخلايا الضوئية في اجهزة التلفاز وأيضًا في أجهزة التصوير.
- تستخدم أيضًا لحساب مستوى شدة الضوء ومراقبة الشكل الدقيق للخطوط الطيفية.
- تستخدم في أجهزة القياس الضوئي.
- تستخدم كذلك الخلايا الضوئية كأجهزة استشعار.
- تستخدم في مجال الروبوتات مثل توجيه الروبوتات للاختباء من الرؤية في الموقع المظلم أو السير على طول منار.
- يتم استخدامها ايضا في الأضواء الأوتوماتيكية لتفعيل إنارة الشوارع في الظلام وايقافها في ضوء النهار.
- يتم استخدام الخلايا الكهروضوئية حتى في أنظمة التحكم، حيث يسمح مقاطعة شعاع الضوء بفتح دائرة وبالتالي يتم تنشيط المرحل وهذا يوفر الطاقة لتشغيل فتح الباب
مختلف أنواع الخلايا الضوئية
يشرح هذا القسم أنواع الخلايا الكهروضوئية.
المقاوم الضوئي – تم شرح مبدأ عمل في القسم العلوي من هذا المقال.
مضاعف ضوئي:
- المضاعف الضوئي هو جهاز يستخدم لمضاعفة أو تحسين الضوء الضبابي أو غير الواضح ما يقرب من 100 مليون مرة. المضاعفات الضوئية حساسة للغاية وقادرة على اكتشاف الضوء الضعيف جدًا. توجد ثلاث انواع من المضاعفات الضوئية : المضاعف الضوئي المغناطيسي ، والمضاعف الضوئي الإلكتروني ، والمضاعف الضوئي من السيليكون.
خلايا جولاي:
- تُستخدم خلية غولاي بشكل عام للكشف عن الأشعة تحت الحمراء. تتكون هذه الخلايا من أسطوانة من صفيحة معدنية سوداء مملوءة بغازات نادرة مثل الزينون في أحد طرفيها. عندما تسقط الأشعة تحت الحمراء على الصفيحة المعدنية ، يسخن غاز الزينون ويلوي الحجاب الحاجز المرن الموجود في الطرف الآخر من الأسطوانة. تساعد حركة الحجاب الحاجز في إيجاد ناتج مصدر الطاقة.
الخلايا الضوئية:
- تعمل الخلايا الكهروضوئية على مبدأ التأثير الكهروضوئي لتحويل الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كهربائية. يمكن أن تولد هذه الخلايا قوة دافعة كهربائية تعتمد على كمية الطاقة المشعة المتلقاة. تنتج خلايا السيليكون أحادية الوصلة شائعة الاستخدام أقصى جهد دائرة مفتوحة يبلغ 0.5 إلى 0.6 فولت تقريبًا. تستخدم هذه الخلايا السيلينيوم كمادة كهروضوئية. بالإضافة إلى إنتاج الطاقة الكهربائية ، تعمل الخلايا الكهروضوئية أيضًا ككاشفات ضوئية. تخدم الخلايا الناقلة للضوء والخلايا الضوئية أيضًا غرضًا مشابهًا.
فيديو توضيحي
هذا كل مايخص هذا المقال نلقاكم في مقال اخر ان شاء الله ...
تعليقات
إرسال تعليق