Sto guardando questo sensore di luce :
Qual è esattamente il punto di avere un LM358 (un doppio Op-Amp credo) per un sensore di luce? Forse mi manca qualcosa .... ma quale scopo ha esattamente?
So che questa è probabilmente una domanda semplice e stupida. Ma perché non puoi semplicemente leggere i dati analogici dal sensore di luce?
Risposte:
Il LDR e una resistenza da 10 k formano insieme un divisore di tensione, la cui uscita dipende dalla resistenza del LDR. Se si collega l'uscita a un circuito a bassa impedenza che diventerà parallelo a uno dei resistori e distorcerà la lettura.
modifica (ri la domanda di Sauron per ulteriori spiegazioni)
"Impedenza" è la parola generale per qualsiasi tipo di carico, ma qui possiamo chiamarla "resistenza". Supponiamo che la resistenza del nostro LDR sia di 10 k . Quindi con la resistenza serie 10 k Ω formeranno un divisore 1/2 e l'uscita sarà 2,5 V. Ma se l'uscita passasse alla parte successiva nel circuito, che ha anche una resistenza 10 k Ω a terra, ciò diventerebbe parallelo alla resistenza della serie LDR e due resistori da 10 k Ω in parallelo determinerebbero una resistenza di 5 k Ω . Quindi il divisore non è più il 10 k Ω del LDR in serie con il 10 k Ω del resistore in serie , ma con 5 k Ω, quindi il rapporto del divisore diventa 1/3 anziché 1/2. L'uscita sarà 1,67 V anziché 2,5 V. Ecco come una resistenza di carico può distorcere una lettura. In pratica la differenza potrebbe non essere così grande, ma in molti casi una lettura di 2,4 V invece dei 2,5 V previsti è già un errore troppo grande.
Un buffer di guadagno unitario isola il divisore dal suo carico.
L'opamp ha un'impedenza di ingresso elevata e quindi non cambierà la lettura.
Se si collega l'output del divisore direttamente all'ADC di un microcontrollore, probabilmente il buffer non sarà necessario.
I valori dal grafico del LDR danno approssimativamente
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Quindi non è davvero necessario il PCB, basta acquistare un LDR. Russell commenta la gamma limitata di LDR usata qui, e ha ragione. 100 lux è ciò che ottieni in una giornata molto buia. Non appena uscirà il sole, ne avrai facilmente di più, anche al chiuso. Invece di selezionare un altro LDR, passerei a un fototransistor . Sono molto più veloci degli LDR incredibilmente lenti e poiché hanno un'uscita di corrente la tensione del resistore sarà lineare con la luce incidente. Li usi allo stesso modo: in serie con un resistore.
Questo fototransistor è adattato alla sensibilità spettrale dell'occhio. È specificato da 10 lux (crepuscolo) a 1000 lux (giorno nuvoloso), anche se ho lavorato con esso a livelli compresi tra 1 lux (crepuscolo profondo) e fino a diverse migliaia di lux (pieno giorno) senza problemi.
Descrizioni del livello di illuminazione da qui
Il loro diagramma è mostrato sotto.
Ho aggiunto la connessione da Opamp invertendo l'ingresso a Opamp come questo è stato mostrato dalle etichette di rete D1 ma facilmente perso a causa del diagramma patetico. qualità. In questo caso non è stato necessario utilizzare etichette di rete per eseguire questa connessione, e in questo modo si nasconde la classica configurazione del buffer di guadagno unità.
Quando il 100% dell'uscita di un opamp viene ricondotto all'ingresso invertente, come avviene qui, l'uscita traccia l'ingresso non invertente. L'uscita può pilotare qualunque cosa sia in grado di pilotare l'Opamp, mentre l'ingresso può avere una bassa capacità di pilotaggio, e deve solo essere in grado di pilotare l'ingresso Opamp.
L'ingresso non invertente opamp "vede" la tensione nel punto comune R_LDR & R1 =
Vin = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Circuito difettoso!
Un punto importante, che sembrano aver perso, è che l'amplificatore LM358 ha una tensione di ingresso massima consentita inferiore a Vcc di 1,5 V a 25 ° C o 2 V nell'intero intervallo di temperatura.
Ciò significa che a 25 ° C quando Vcc = 5 V, la massima tensione di ingresso che l'IC può gestire è 5 - 1,5 = 3,5 V CC. Se la tensione di ingresso è sempre superiore a 3,5 V CC con Vcc = 5 V, l'uscita potrebbe essere indeterminata.
Uno sguardo alla loro immagine mostra R1 = 10k.
Come sopra, la tensione nell'opamp = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Questo equivarrà a 3,5 V quando 3,5 V scenderanno su R1 e 1,5 V scenderanno su R_LDR. Quindi ciò si verificherà quando R_LDR = 1,5 / 3,5 x 10k = 4300 Ohm.
Man mano che la resistenza LDR diminuisce con l'aumentare della luce, il limite di luce legale superiore è quando R_LDR = 4200 Ohm, MA l'LDR viene mostrato sulla loro pagina Wiki diminuendo fino a 1K a 100 lux. diffusione da 1k a 2k per prodotto tipico).
Il valore della luce in cui Vin = 3,5 V può essere letto dal grafico. Come si può vedere, quando LDR = 4k3, livello lux = da qualche parte nell'intervallo da 40 a 70 lux. Dato che il LDR è mostrato come 1K a 100 lux, alcuni palestinesi consentiranno di misurare meno della metà dell'intervallo desiderato. In pratica, molti opamp possono superare i 3,5 volt di modalità comune e il livello misurabile di lux sarà maggiore.
Scelta LDR:
Il livello massimo di lux è indicato come 100 lux. Questo è un livello adeguato per la lettura ma ben al di sotto di quanto raccomandato per l'illuminazione domestica. La piena luce solare è di 100.000 lux e una giornata nuvolosa tipica ma non totalmente tempestosa può essere di 10.000 lux. Quindi il limite di 100 lux del sensore sembra molto basso per interessanti scopi sperimentali. Il PCBA ha un prezzo OK a $ 5 (anche se qualcuno come Sparkfun dovrebbe vendere qualcosa di così semplice per molto meno) MA in molti casi, l'acquisto di un LDR e l'aggiunta di un resistore e l'alimentazione di 5 V, senza buffer di opamp, produrrebbe un risultato ugualmente utile, oltre alla possibilità di selezionare un LDR che può essere più generalmente utile.
