Quang điện trở – Định nghĩa, ứng dụng và cách đo chính xác

Quang điện trở được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng thay đổi điện trở theo cường độ ánh sáng. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về quang điện trở, từ định nghĩa, ký hiệu, nguyên tắc hoạt động, ứng dụng thực tiễn, đến cách đo chính xác bằng đồng hồ vạn năng và địa chỉ mua thiết bị uy tín tại Việt Nam.

1/ Định nghĩa quang điện trở là gì?

Quang điện trở (hay còn gọi là LDR – Light Dependent Resistor, quang trở, photoresistor, photocell) là một loại linh kiện điện tử nhạy sáng, có khả năng thay đổi giá trị điện trở dựa trên cường độ ánh sáng chiếu vào bề mặt của nó. Khi ánh sáng mạnh, điện trở của quang điện trở giảm xuống mức thấp (thường từ vài chục đến vài trăm Ω). Ngược lại, trong điều kiện tối, điện trở có thể tăng lên đến vài MΩ. Linh kiện này hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong, sử dụng các vật liệu bán dẫn như Cadmium Sulphide (CdS) hoặc Cadmium Selenide (CdSe), vốn có đặc tính nhạy với ánh sáng.

Quang điện trở là một cảm biến ánh sáng thụ động, không có lớp chuyển tiếp P-N, giúp đơn giản hóa cấu trúc và giảm chi phí sản xuất. Linh kiện này được thiết kế để tối ưu hóa diện tích tiếp xúc với ánh sáng, thường được đặt trong một hộp nhựa trong suốt để dễ dàng cảm nhận sự thay đổi cường độ ánh sáng.

2/ Ký hiệu của quang điện trở

Quang điện trở ký hiệu là LDR (Light Dependent Resistor) trong các sơ đồ mạch điện tử. Biểu tượng của quang điện trở bao gồm một hình chữ nhật (đại diện cho điện trở) và hai mũi tên hướng vào (đại diện cho ánh sáng chiếu vào). Đôi khi, ký hiệu này cũng được thể hiện dưới dạng một vòng tròn với hai mũi tên hướng vào bên trong.

Ngoài ra, trong một số tài liệu kỹ thuật, quang điện trở còn được gọi là photoresistor, photoconductor hoặc đơn giản là LDR. Trên thân linh kiện thường không có mã màu như điện trở thông thường mà thường được in thông số kỹ thuật trực tiếp hoặc được đánh dấu bằng các mã số riêng của từng nhà sản xuất.

3/ Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở

Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa trên hiện tượng quang điện trong, trong đó các photon ánh sáng tác động lên vật liệu bán dẫn, làm giải phóng các electron tự do. Cụ thể:

• Trong điều kiện không có ánh sáng: Quang điện trở có điện trở rất cao (vài MΩ) vì vật liệu bán dẫn như CdS có rất ít electron tự do. Điều này khiến dòng điện qua linh kiện gần như không đáng kể.
• Khi có ánh sáng chiếu vào: Các photon mang năng lượng đủ lớn va chạm vào vật liệu bán dẫn, làm các electron hóa trị nhận năng lượng và nhảy lên dải dẫn. Kết quả là số lượng electron tự do tăng, dẫn đến độ dẫn điện tăng và điện trở giảm xuống (thường chỉ còn vài trăm Ω hoặc thấp hơn).

Quang điện trở thay đổi thông số theo cường độ ánh sáng. Khi ánh sáng mạnh hơn, số photon hấp thụ tăng, dẫn đến độ dẫn điện cao hơn và điện trở giảm mạnh. Ngược lại, khi ánh sáng yếu hoặc trong bóng tối, điện trở tăng lên.

4/ Ứng dụng của quang điện trở trong đời sống

Nhờ khả năng phát hiện ánh sáng và đơn giản trong thiết kế, quang điện trở ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:

• Hệ thống chiếu sáng tự động: Quang điện trở được sử dụng để tự động bật/tắt đèn đường, đèn sân vườn khi trời tối/sáng.
• Máy ảnh và đo sáng: Trong các máy ảnh, quang điện trở giúp đo cường độ ánh sáng và điều chỉnh thông số chụp phù hợp.
• Hệ thống báo động và an ninh: Quang điện trở được tích hợp trong các cảm biến phát hiện chuyển động dựa trên sự thay đổi ánh sáng.
• Thiết bị tiết kiệm năng lượng: Trong các thiết bị điện tử, quang điện trở giúp điều chỉnh độ sáng màn hình tự động theo môi trường, tiết kiệm pin.
• Công nghiệp sản xuất: Dùng trong dây chuyền phân loại sản phẩm, đếm sản phẩm thông qua việc phát hiện sự gián đoạn của tia sáng.
• Thiết bị y tế: Một số thiết bị y tế sử dụng quang điện trở để đo độ đục của dung dịch hoặc phát hiện các thay đổi trong mẫu sinh học.
• Rơle ánh sáng: Trong các mạch điều khiển tự động dựa trên điều kiện ánh sáng môi trường.

5/ 3 cách sử dụng đồng hồ vạn năng đo quang điện trở

Đồng hồ vạn năng được ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có cả việc đo quang điện trở. Dưới đây là 3 cách sử dụng đồng hồ vạn năng đo quang điện trở

Phương pháp 1: Đo trực tiếp điện trở

1. Chuyển đồng hồ sang chế độ đo điện trở (Ohm – Ω)
2. Chọn thang đo phù hợp (thường là 200kΩ hoặc 2MΩ)
3. Nối hai đầu dò của đồng hồ vào hai chân của quang điện trở
4. Che hoặc chiếu sáng quang điện trở và quan sát giá trị điện trở thay đổi

Đồng hồ vạn năng Hioki DT4256 với độ chính xác cao ±0.3% và khả năng đo điện trở lên đến 60MΩ là lựa chọn lý tưởng cho phép đo này. Thiết bị còn có màn hình hiển thị rõ nét với 6000 counts và tính năng True RMS, đảm bảo kết quả đo chính xác ngay cả trong môi trường có nhiễu điện từ cao.

Gợi ý cho bạn: Kết quả điện trở cách điện bao nhiêu là đạt

Phương pháp 2: Đo điện áp rơi qua mạch phân áp

1. Tạo mạch phân áp đơn giản với quang điện trở và một điện trở cố định
2. Cấp nguồn cho mạch (thường là 5V DC)
3. Chuyển đồng hồ sang chế độ đo điện áp DC
4. Đo điện áp tại điểm giữa quang điện trở và điện trở cố định
5. Sử dụng công thức phân áp để tính giá trị điện trở của quang điện trở

Hioki DT4254 với khả năng đo điện áp DC đến 1000V và độ phân giải 0.1mV là công cụ tuyệt vời cho phương pháp này. Đồng hồ này còn được trang bị tính năng bảo vệ quá áp và hệ thống lọc điện áp thông minh, giúp kết quả đo luôn ổn định và chính xác.

Phương pháp 3: Đo dòng điện qua quang điện trở

1. Tạo mạch nối tiếp với quang điện trở và nguồn điện có điện áp biết trước
2. Chuyển đồng hồ sang chế độ đo dòng điện
3. Mắc đồng hồ nối tiếp với quang điện trở
4. Thay đổi cường độ ánh sáng và ghi nhận dòng điện
5. Áp dụng định luật Ohm (R = V/I) để tính toán điện trở

Đồng hồ Hioki DT4255 với khả năng đo dòng AC/DC đến 10A và độ phân giải cao 0.1μA rất phù hợp cho phương pháp này. Thiết bị được thiết kế với cầu chì bảo vệ cao cấp và tính năng phát hiện điện áp không tiếp xúc, đảm bảo an toàn tối đa khi làm việc với các mạch điện.

Ngoài ra, đồng hồ Hioki DT4224 với thiết kế nhỏ gọn, dễ sử dụng cũng là một lựa chọn tốt cho những người mới bắt đầu. Mặc dù kích thước nhỏ nhưng DT4224 vẫn được trang bị màn hình LCD backlit rõ nét, dung lượng pin lớn cho thời gian sử dụng lên đến 100 giờ liên tục, và chuẩn an toàn CAT III 600V, đảm bảo độ tin cậy cao trong mọi môi trường làm việc.

Xem thêm: Hướng dẫn cách đo điện trở cách điện an toàn, chính xác

6/ Địa chỉ mua đồng hồ vạn năng giá tốt, chính hãng

Để sở hữu các dòng đồng hồ vạn năng Hioki chính hãng với giá tốt nhất, bạn có thể tìm đến Hioki Việt Nam – đơn vị phân phối chính thức các sản phẩm Hioki tại thị trường Việt Nam. Hioki Việt Nam không chỉ cung cấp các sản phẩm chất lượng cao với giá cả cạnh tranh mà còn mang đến dịch vụ hậu mãi chuyên nghiệp, bảo hành chính hãng cùng đội ngũ tư vấn kỹ thuật giàu kinh nghiệm.

Khi mua sản phẩm tại Hioki Việt Nam, khách hàng được đảm bảo về nguồn gốc xuất xứ, được hướng dẫn sử dụng chi tiết và nhận được hỗ trợ kỹ thuật kịp thời khi cần. Đặc biệt, Hioki Việt Nam còn thường xuyên có các chương trình khuyến mãi, giảm giá cho khách hàng mua sỉ hoặc các đơn vị công nghiệp.

Như vậy, quang điện trở là linh kiện không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa và cảm biến ánh sáng. Với cấu tạo đơn giản, nguyên lý hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện trong, và các ứng dụng đa dạng từ đèn đường đến an ninh, quang điện trở mang lại hiệu quả cao với chi phí thấp. Để sở hữu thiết bị đo lường chất lượng, hãy tìm đến các nhà phân phối uy tín như Hioki Việt Nam đê mua được hàng giá tốt mà chất lượng cao.