今回の実験

今回は光を検出するCdSフォトセルを2個使用し、2か所の光の強度の差を検出します。

■実験方法
１．以下の回路図をつくります。


２．CdSフォトセルAとBにそれぞれの光の強さを変えたときに、LED1と2がどのように光るかを観察します。

■実験結果
１．以下のようにブレッドボード上に回路をつくりました。


２．それぞれのCdSフォトセルを指で光を遮るようにします。
　まずはCdSフォトセルAの受光部に光があたらないように指で表面を覆いました。
　LED1は消灯し、LED2が点灯しました。

　次にCdSフォトセルBの受光部に光があたらないように指で表面を覆いました。
　LED1が点灯し、LED2は消灯しました。


＜考察＞
LEDの点灯と消灯の観察とともにオペアンプの出力電圧の変化から回路動作を考察しました。
今回のオペアンプはフィードバック回路ではありませんので、コンパレータと同様の動作と考えられます。
つまり、オペアンプ入力端IN-とIN+の電圧の比較となり、IN-の電圧が大きければ出力はグランド、入力端IN+の電圧が大きければ出力は電源電位になります。
CdSフォトセルAの光を遮った場合、オペアンプの出力は0.04V（≒グランド電位）でした。
CdSフォトセルBの光を遮った場合、オペアンプの出力は5.06V（≒電源電位）でした。
それぞれのオペアンプ入力端の電圧は、抵抗33kΩとCdSフォトセルの分圧回路ですので、CdSフォトセルの光を遮った場合、素子の抵抗が大きくなっていると考えられます。

LEDの動作については、以前の実験で記述していますね。
オペアンプの出力電位が低いとトランジスタのベース電位は低くオンしないのでLED2側の電流のみが流れます。
反対に出力電位が高いとLED2側には電流が流れないが、トランジスタはオンするためLED1側のみに電流が流れます。

今回の部材

CdSフォトセル　MI527

CdS（硫化カドミウム）フォトセルは、当たる光の強さに応じて抵抗値が変化するCdSの性質を利用しています。
今回使用したMI527のデータシートによると、受光部に光が当たった場合の抵抗値は10k～20kΩでした。（10ルクスの場合を明抵抗として記載されています）
受光部の光を遮った場合の抵抗値は1MΩでした。（10ルクスの光を消してから10秒後の値を暗抵抗として記載されています）
カドミウムを含むCdSフォトセルは欧州RoHS指令などの規制対象になります。
代替技術の進化にともない例外規定は縮小され、シリコンフォトダイオードやフォトICなどへの代替が進んでいます。