Ich schaue auf diesen Lichtsensor :
Was genau bringt es, einen LM358 (einen Dual-Operationsverstärker, glaube ich) für einen Lichtsensor zu haben? Vielleicht fehlt mir etwas ... aber welchen genauen Zweck erfüllt es?
Ich weiß, dass dies wahrscheinlich eine einfache und dumme Frage ist. Aber warum können Sie die analogen Daten nicht einfach vom Lichtsensor auslesen?
Antworten:
Der LDR und ein 10 Widerstand bilden zusammen einen Spannungsteiler, dessen Ausgang vom Widerstand des LDR abhängt. Wenn Sie den Ausgang an einen niederohmigen Stromkreis anschließen, der parallel zu einem der Widerstände verläuft und den Messwert verzerrt.
edit (zu Saurons Frage zur weiteren Erklärung)
"Impedanz" ist das allgemeine Wort für jede Art von Last, aber hier können wir es "Widerstand" nennen. Angenommen, der Widerstand unseres LDR beträgt 10 k . Dann bilden sie mit demSerienwiderstand von10 kΩ einen 1/2 Teiler, und der Ausgang beträgt 2,5 V. Wenn der Ausgang jedoch zum nächsten Teil der Schaltung geht, der ebenfalls einen Erdungswiderstand von 10 kΩ aufweist,Dieswürde parallel zum Serienwiderstand des LDR verlaufen, und zweiparallele10 kΩ- Widerstände führen zu einem 5 kΩ- Widerstand. Der Teiler ist also nicht mehr die 10 kΩ des LDRin Reihe mit den 10 kΩ des Serienwiderstands, sondern mit 5 kΩund dann wird das Verhältnis des Teilers 1/3 statt 1/2. Der Ausgang beträgt 1,67 V statt 2,5 V. Auf diese Weise kann ein Lastwiderstand einen Messwert verzerren. In der Praxis mag der Unterschied nicht so groß sein, aber in vielen Fällen ist ein Messwert von 2,4 V anstelle der erwarteten 2,5 V bereits ein zu großer Fehler.
Ein Einheitsverstärkungspuffer isoliert den Teiler von seiner Last.
Der Operationsverstärker hat eine hohe Eingangsimpedanz und ändert daher den Messwert nicht.
Wenn Sie den Ausgang des Teilers direkt mit dem ADC eines Mikrocontrollers verbinden, ist der Puffer wahrscheinlich nicht erforderlich.
Die Werte aus dem LDR-Diagramm geben ungefähr an
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Dann brauchen Sie die Platine nicht wirklich, kaufen Sie einfach einen LDR. Russell kommentiert die begrenzte Reichweite des hier verwendeten LDR und hat Recht. 100 Lux bekommen Sie an einem sehr dunklen Tag. Sobald die Sonne herauskommt, haben Sie auch drinnen leicht mehr als das. Anstatt einen anderen LDR auszuwählen, würde ich zu einem Fototransistor wechseln . Sie sind viel schneller als die unglaublich langsamen LDRs und da sie einen Stromausgang haben, ist die Widerstandsspannung linear mit dem einfallenden Licht. Sie verwenden sie auf die gleiche Weise: in Reihe mit einem Widerstand.
Dieser Fototransistor ist an die spektrale Empfindlichkeit des Auges angepasst. Es ist von 10 Lux (Dämmerung) bis 1000 Lux (bewölkter Tag) spezifiziert, obwohl ich ohne Probleme mit Niveaus von nur 1 Lux (tiefes Zwielicht) und bis zu mehreren Tausend Lux (volles Tageslicht) damit gearbeitet habe.
Beschreibungen der Beleuchtungsstärke von hier
Ihr Diagramm ist unten gezeigt.
Ich habe die Verbindung vom invertierenden Opamp-Eingang zum Opamp-Ausgang hinzugefügt, wie dies durch die D1-Netzbezeichnungen gezeigt wurde, aber aufgrund des erbärmlichen Diagramms leicht übersehen werden konnte. Qualität. In diesem Fall war es nicht erforderlich, Netzbezeichnungen zu verwenden, um diese Verbindung herzustellen, und dies verbirgt die klassische Konfiguration des Einheitsverstärkungspuffers.
Wenn 100% des Ausgangs eines Operationsverstärkers wie hier an den invertierenden Eingang zurückgeführt werden, folgt der Ausgang dem nicht invertierenden Eingang. Der Ausgang kann ansteuern, was auch immer der Operationsverstärker ansteuern kann, während der Eingang eine geringe Ansteuerungsfähigkeit aufweisen kann und nur den Operationsverstärkereingang ansteuern muss.
Der nichtinvertierende Opamp-Eingang "sieht" die Spannung am gemeinsamen Punkt R_LDR & R1 =
Vin = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Schlechte Schaltung!
Ein wichtiger Punkt, den sie offenbar übersehen haben, ist, dass der LM358-Operationsverstärker eine maximal zulässige Eingangsspannung von weniger als Vcc um bis zu 1,5 V bei 25 ° C oder bis zu 2 V über den gesamten Temperaturbereich aufweist.
Dies bedeutet, dass bei 25 ° C bei Vcc = 5 V die maximale Eingangsspannung, mit der der IC umgehen kann, 5 - 1,5 = 3,5 VDC beträgt. Wenn die Eingangsspannung mit Vcc = 5 V immer höher als 3,5 VDC ist, ist der Ausgang möglicherweise unbestimmt.
Ein Blick auf das Bild zeigt R1 = 10k.
Wie oben ist die Spannung in den Operationsverstärker = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Dies entspricht 3,5 V, wenn 3,5 V über R1 und 1,5 V über R_LDR abfallen. Dies tritt also auf, wenn R_LDR = 1,5 / 3,5 x 10k = 4300 Ohm.
Wenn der LDR-Widerstand mit zunehmendem Licht abnimmt, liegt die obere zulässige Lichtgrenze bei R_LDR = 4200 Ohm, ABER der LDR wird auf seiner Wiki-Seite so angezeigt, dass er bei 100 Lux auf nur 1 K abfällt . (Es wird gezeigt, dass a Aufstrich von 1k bis 2k für typisches Produkt).
Der Lichtwert mit Vin = 3,5 V kann aus der Grafik abgelesen werden. Wie zu sehen ist, liegt bei LDR = 4k3 der Luxpegel irgendwo im Bereich von 40 bis 70 Lux. Da der LDR bei 100 Lux als 1 K angezeigt wird, können mit einigen Ampere weniger als die Hälfte des gewünschten Bereichs gemessen werden. In der Praxis viele opamps können überschreiten 3,5V Gleichtakt ranmge und messbare Lux Ebene höher.
LDR-Wahl:
Der maximale Luxpegel wird als 100 Lux angezeigt. Dies ist ein Niveau, das zum Lesen ausreicht, aber weit unter dem für die häusliche Beleuchtung empfohlenen Wert liegt. Volles Sonnenlicht ist 100.000 Lux und ein typischer bewölkter, aber nicht völlig stürmischer Tag kann 10.000 Lux sein. Daher scheint die 100-Lux-Grenze des Sensors für interessante experimentelle Zwecke sehr niedrig zu sein. Die PCBA ist ein OK-Preis von 5 US-Dollar (obwohl von jemandem wie Sparkfun erwartet wird, dass er etwas so Einfaches für viel weniger verkauft), ABER in vielen Fällen würde der Kauf eines LDR und das Hinzufügen eines Widerstands und das Einspeisen von 5 V ohne Opamp-Puffer einen erzeugen Ebenso nützliches Ergebnis sowie die Möglichkeit, einen LDR auszuwählen, der allgemeiner nützlich sein kann.
