簡單的環境光傳感器電路
發布時間:2020-03-12 來源:Chau Tran 和 Paul Mullins 責任編輯:wenwei
【導讀】人們越來越多地認為環境光是一種能源,可用於驅動心率監控器、浴室燈具、遠程天氣傳感器和he其qi他ta低di功gong耗hao器qi件jian。對dui於yu能neng量liang采cai集ji係xi統tong,最zui關guan鍵jian的de是shi精jing確que測ce量liang環huan境jing光guang的de能neng力li。本ben設she計ji思si路lu將jiang描miao述shu一yi種zhong簡jian單dan的de低di成cheng本ben電dian路lu,可ke以yi根gen據ju環huan境jing光guang的de強qiang度du按an一yi定ding比bi例li提ti供gong電dian壓ya。
所用傳感器是一款光敏電阻(LDR)——由RadioShack提供的276-1657型光敏電阻——其電阻隨環境光強度而變化,如圖1所示。其電阻值可從黑暗環境中的數百萬Ω降低至亮光環境中的幾百Ω。該傳感器可以檢測到光線水平的大小波動,能區分一個或兩個燈泡的亮度、直射陽光、全quan黑hei或huo者zhe中zhong間jian水shui平ping。每mei種zhong應ying用yong都dou需xu要yao適shi當dang的de電dian路lu和he物wu理li設she置zhi,可ke能neng還hai需xu要yao進jin行xing一yi定ding的de校xiao準zhun,以yi滿man足zu具ju體ti光guang照zhao場chang合he的de需xu要yao。該gai傳chuan感gan器qi可ke以yi裝zhuang在zai透tou明ming的de防fang水shui外wai殼ke中zhong,因yin此ci可ke用yong於yu各ge種zhong天tian氣qi條tiao件jian下xia的de任ren何he作zuo業ye現xian場chang。

圖1.傳感器電阻與光線強度的關係

圖2.用簡單電路測量光線強度
圖2所示電路根據輸入電壓和光線強度產生輸出電壓,光敏電阻充當AD8226儀表放大器(in-amp)的增益電阻。AD8226傳遞函數為:
其中,G為電路增益, VIN+ 和 VIN–分別為正負輸入的電壓, VREF為 REF 引腳的電壓。當負輸入和REF引腳接地時,VIN+應用於正輸入,增益為:
or

若LDR的值已知,則可轉換成光照水平。因此,在已知輸入電壓的情況下,任務就變成了對儀表放大器輸出進行監控。VIN+可以是交流電壓、直流電壓或電源的一部分。請注意,增益精度取決於兩個內部調整薄膜電阻的精度。
這種電路通過將遠程測量的光敏電阻值轉換成電壓,為環境光的測量提供了一種極具成本優勢的解決方案。我們選擇AD8226是因為它具有寬電源電壓工作範圍(2.7 V至36 V)、低靜態電流(不到500 µA,全電源電壓範圍)、軌到軌輸出和功能齊全等特性。該電路可使用任何增益電阻,從幾Ω到無窮大均可。日益下降的成本、不斷提升的性能使儀表放大器成為運算放大器的理想替代產品。
圖3所示為這種電路的典型響應,其中用100-mVp-p、900-Hz正弦波作為VIN+.從圖中可以看出,LDR在明亮和黑暗環境中的值為~840 Ω和~5500 Ω。利用LDR的校準,可以將這些電阻值換算成光線水平。

圖3.電路在明亮和黑暗環境條件下的房間中的性能
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