يا أصحاب الضوء…المقاومة الضوئية

3

هاقد دخل فصل الشتاء بعد صيف حار مر بمنطقتنا، وبدأ الناس يتسابقون على شراء ما يدخل الدفء إلى بيوتهم ويحمي صغارهم من شدة البرد القارس الذي اجتاح المعمورة ابتداء من أوروبا ومرورا بمصر وبلاد الشام. ثلوج وأمطار نسأل الله أن يجعلها سقيا رحمة..آمين

قصتي التي سأفتتح بها تدوينتي لهذا اليوم لها علاقة ببرد الشتاء، وأيضا بالضوء. نعم الضوء..!

فلنبدأ القصة ..لكن هذه المرة تذكروا أنها ستكون أكثر متعة وفائدة.. فلنحزم أمتعتنا

قال أسلم: خرجنا مع عمر بن الخطاب إلى حرة واقم (وهي الحرة الشرقية للمدينة المنورة) حتى إذا كنا بسرار مرتفع من الأرض إذا نار، فقال: يا أسلم إني لأرى ها هنا ركب قصر بهم الليل والبرد، انطلق بنا. فخرجنا نهرول حتى دنونا منهم، فإذا بامرأة معها صبيان صغار وقدر منصوبة على نار، وصبيانها يتضاغون (يصيحون ويبكون) فقال عمر: السلام عليكم يا أصحاب الضوء (وكره أن يقول يا أصحاب النار) وعمر ينظر إلى القدر،  فقالت المرأة: وعليك السلام. فقال أدنو..؟ فقالت: أدن بخير أو دع، فدنى فقال: ماذا بكم؟ قالت: قصر بنا الليل والبرد، قال: فما لهؤلاء الصبية يتضاغون؟ قالت: الجوع، قال: فأي شيء في هذه القدر؟ قالت: ماء أسكتهم به حتى يناموا، والله بيننا وبين عمر!!

فقال: أي رحمك الله، وما يدري عمر بكم ؟ قالت المرأة: نحن في الصحراء وحدنا لا نجد طعاما ويتولى عمر أمرنا ثم يغفل عنا !  قال أسلم: فأقبل عليّ فقال انطلق بنا فخرجنا نهرول حتى أتينا دار الدقيق(دار اتخذها عمر خاصة لتخزين الدقيق) فأخرج عدلا من دقيق وكبة من شحم، فقال: احمله عليّ، فقلت: أنا أحمله عنك! قال: أنت تحمل عني وزري يوم القيامة؟ لا أم لك!  فحملته عليه  فانطلق وانطلقت معه إليها نهرول فألقى ذلك عندها وأخرج من الدقيق شيئا فجعل يقول للمرأة: دري عليّ وأنا أحرك لك، وجعل ينفخ تحت القدر حتى يشتعل، ثم أنزلها فقال: أبغينى شيئا أسكب فيه، فأتته بصحفة فأفرغها فيه، ثم جعل يقول لها: أطعميهم وأنا أصفح لهم، فلم يزل حتى شبعوا، وترك عندها فضل ذلك بقية الكيس وقام وقمت معه، فجعلت تقول: جزاك الله خيرا كنت أولى بهذا الأمر من أمير المؤمنين! أنت أولى بالخلافة من أمير المؤمنين، فيقول: قولي خيرا إذا جئت أمير المؤمنين وحدثيني هناك إن شاء الله ثم تنحى ناحية عنها فابتعد ثم استقبلها ينظر إلى مكانها من بعيد فضرب ضربة فقلنا له إن لنا شأنا غير هذا ولا يكلمنى حتى رأى الصبية يصطرعون ثم ناموا وهدئوا فقال يا أسلم إن الجوع أسهرهم وأبكاهم فأحببت أن لا أنصرف حتى أرى ما أحب( تاريخ الطبري الجزء 5)..بتصرف

ماعلاقة هذا بالإلكترونيات يا وسيم؟ ألست ستتحدث عن المقاومات الضوئية؟

بلى..لكن ما شدني هو حساسية عين الفاروق عمر بن الخطاب -رضي الله عنه- لشدة الضوء، التي دفعته ليغير الواقع..وهذا ماتقوم به فعلا المقاومة الضوئية.

فهل سبق وأن لاحظتم أن أنوار الشوارع في المدن الكبيرة تضاء تلقائيا عند حلول الظلام؟ وهل ركبتم سيارة حديثة وانتبهتم إلى أنه عند دخول نفق مظلم تضاء أنوار السيارة آليا؟ كيف يتم ذلك؟ وماهي الدارة التي تقف خلف ذلك التطبيق الشائع؟

لازلنا في معرض الحديث عن العناصر الإلكترونية، ونناقش في تدوينة اليوم عنصرا لطالما عشقه هواة الإلكترونيات 🙂  إنه المقاومة الضوئية.

يطلق عليها أحيانا المقاومة الضوئية، وأحيانا  أخرى الخلية الضوئية، وفي لغة مصممي الإلكترونيات نسميها : LDR Light Dependent Resistor وكلها تسميات لنفس العنصر الإلكتروني: المقاومة الضوئية، فهي مقاومة تتغير قيمتها “الأوم” حسب شدة الضوء الساقط عليها. لماذا؟

السر وراء ذلك يقف وراء وجود مادة شبه موصلة تتأثر مقاومتها للتيار فور سقوط الضوء عليها. فهي تصنع من مادة كبريتيد الكادميوم، على شكل نبيطة إلكترونية بحيث يتم وضع طبقة منها فوق طبقة سيراميك كما هو واضح في الصورة أدناه:

ما هو الرمز المستخدم للمقاومة الضوئية في الدارات الإلكترونية؟

فالمقاومة الضوئية ماهي إلا أحدى أنواع المقاومات، فهي عنصر إلكتروني تتأثر مقاومته حسب كمية الضوء التي يتعرض لها. لذلك يمكننا اعتبارها في أي دارة بمثابة المقاومة العادية التي تحمل قيمة متغيرة تعتمد على حسب شدة الضوء. مايعني أنه يمكننا استبدال أي مقاومة موجودة في دارة إلكترونية بسيطة بمقاومة ضوئية ورؤية تأثيرها باستخدام الضوء. وتتميز بمايلي:

1. توفرها بأحجام وأشكال مختلفة

2.  رخيصة الثمن وقد تصل لـ ريال واحد!

3. مقاومتها تتناسب عكسيا مع شدة الضوء حيث إنها تبدأ من 10 كيلو أوم تقريبا عند الضوء الساطع وتتغير حتى تصل إلى حوالي الـ10ميجا أوم في الظلام الدامس

4. حساسيتها للضوء تبدأ من الطول الموجي 400 نانومتر “اللون البنفسجي” وحتى 600 نانومتر “اللون البرتقالي”

5. تتحمل فرق جهد قد يصل إلى 100 فولت أو أكثر

وكما تعلمنا سابقا، فليس هناك شيء كامل في الحياة، فكما أن لكل عنصر إلكتروني إيجابيات فله أيضا سلبيات ونقاط ضعف، يمكن اختصارها بمايلي:

1. تختلف قيمة مقاومتها من قطعة لأخرى فهي ليست دقيقة حتى وإن كانت منتجة من نفس الشركة المصنعة وتحمل نفس الرقم! فنسبة الخطأ فيها عالية جدا وقد تصل إلى 50%!! مما يعني أنه لا يمكن الاعتماد عليها فعليا في قياس شدة الإضاءة بشكل دقيق بل فقط تنحصر تطبيقاتها في التأكد من وجود الضوء من عدمه.

2. ليس لها القدرة على تحسس كافة الأطوال الموجية، ما يعني أنه لايمكننا تحسس وجود ضوء ذي طول موجي قيمته أكثر من 600 نانومتر

كيف يمكن اختبار المقاومة الضوئية ومعرفة أنها تعمل بشكل صحيح؟

أحضروا الملتيميتر “جهاز القياس” وقوموا باختيار مقياس المقاومة ومن ثم أوصلوا طرفي الملتيميتر بالمقاومة الضوئية كما هو واضح في الشكل التالي:

لاحظوا تغير قيمة المقاومة بعد تغطيتها بقطعة قماش سوداء: ستجدون أن القيمة ستتغير بشكل كبير من الكيلو أوم وحتى الميجا أوم.

هل يمكن أن تعمل المقاومة الضوئية مباشرة مع الجهد المتناوب المنزلي كـ 220 فولت مثلا؟  أم أنها مخصصة فقط للتعامل مع الجهد المستمر؟ وهل هناك دارة يمكنني اعتمادها لهذا التطبيق؟

كما عرفنا فإن المقاومة الضوئية هي مقاومة عادية فبالتالي يمكننا استخدامها في التعامل مع الجهود المستمرة أو المترددة بشرط أن يتم التأكد من ملف المواصفات الفنية الخاص بالمقاومة الضوئية الذي سيوضح أقصى قيمة جهد يمكن أن يطبق على طرفي المقاومة. وبشكل عام، فإن المصمم المحترف للدارات دائما مايحاول أن يعزل دارته الإلكترونية عن الجهود المتناوبة أو العالية وذلك من خلال عناصر كالعوازل الضوئية أو المرحل “الريلاي”  بحيث يتم تحسس الضوء واتخاذ القرار إلكترونيا ضمن الجهود المنخفضة كجهد بطارية 9 فولت مثلا، ويتم وضع الحمل على الريلاي ليكون معزولا تماما عن الدارة الرئيسية. فإذا أردنا التحكم في إضاءة المنزل مثلا أو تشغيل أي جهاز كهربائي بتحسس الضوء المحيط،  كفتح الستائر عند شروق الشمس أو إضاءة المصابيح عند حلول الظلام. يمكننا استخدام هذه الدارة التي ستعمل على تشغيل المرحل “الريلاي” عند سقوط ضوء على المقاومة الضوئية. فهذه الدارة حساسة للضوء، وإذا أردنا تشغيلها كحساس للظلام فما عليكم إلا تغيير موقع المقاومة الضوئية بحيث تكون بين القاعدة والأرضي.

أو استخدام هذه الدارة كحساس للظلام :

هل هناك رقم معين لمقاومة ضوئية شهيرة كي نتمكن من شرائها؟

نعم يمكنك استخدام رقم PDV-P9004 وللحصول على ملف المواصفات الفنية الخاص بها اضغطوا هنا. ولشرائها يمكنكم التوجه لموقع ديجي كي مباشرة وإدخال ذلك الرقم.

حسنا وسيم، بما أنك تحدثت كثيرا عن عالم الأردوينو، فهل لديك مشروع يعتمد على المقاومة الضوئية  باستخدام الأردوينو؟

بكل تأكيد، تفضلوا تصميما بسيطا للمصممة ليمور بالإَضافة لشفرة البرنامج من هنا.

وختاما استمتعوا بمشاهدة هذا الفيديو:

وتذكروا دائما..أن تاريخنا مليء بصور مشرقة كصورة الفاروق عمر في حرصه على رعيته ..فأسأل الله أن يجعلنا  نهتم بأمور فقرائنا مثل عمر رضي الله عنه

بعض المصادر :

1. تطبيقات المقاومات الضوئية

2. المصممة ليمور

3. منتدى القرية الإلكترونية