LM58 (Op-amp) cho cảm biến ánh sáng?

Tôi đang nhìn vào cảm biến ánh sáng này :

Chính xác thì điểm nào có LM58 (một Op-amp kép tôi tin) cho Cảm biến ánh sáng? Có lẽ tôi đang thiếu một cái gì đó .... nhưng chính xác mục đích của nó là gì?

Tôi biết đây có lẽ là một câu hỏi đơn giản và ngu ngốc. Nhưng tại sao bạn không thể đọc dữ liệu Analog từ Cảm biến ánh sáng?

Các LDR và 10 k trở lại với nhau tạo thành một chia điện áp, mà đầu ra phụ thuộc vào sức đề kháng của LDR. Nếu bạn kết nối đầu ra với một mạch trở kháng thấp sẽ song song với một trong các điện trở và làm biến dạng đọc. $\Omega$

chỉnh sửa (lại câu hỏi của Sauron để giải thích thêm)
"Trở kháng" là từ chung cho bất kỳ loại tải nào, nhưng ở đây chúng ta có thể gọi nó là "kháng cự". Giả sử sức đề kháng của LDR của chúng tôi là 10 k . Sau đó, với 10 k điện trở nối tiếp họ sẽ tạo thành một chia 1/2, và đầu ra sẽ là 2,5 V. Nhưng nếu đầu ra sẽ đi đến phần tiếp theo trong mạch, trong đó cũng có một k 10 kháng mặt đất, điều đó sẽ trở thành song song với điện trở sê-ri của LDR và ​​hai điện trở 10 k song song tạo ra điện trở 5 k . Vì vậy, các dải phân cách không còn là của LDR 10 k trong loạt với loạt điện trở của 10 k$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$, nhưng với 5 k , và sau đó tỷ lệ chia trở thành 1/3 thay vì 1/2. Đầu ra sẽ là 1,67 V thay vì 2,5 V. Đó là cách điện trở tải có thể làm biến dạng đọc. Trong thực tế, sự khác biệt có thể không lớn, nhưng trong nhiều trường hợp, việc đọc 2,4 V thay vì 2,5 V dự kiến ​​đã là một lỗi quá lớn.$\Omega$

Một bộ đệm đạt được sự thống nhất cô lập bộ chia khỏi tải của nó.

Opamp có trở kháng đầu vào cao và do đó sẽ không thay đổi cách đọc.

Nếu bạn kết nối trực tiếp đầu ra của bộ chia với ADC của vi điều khiển, bộ đệm có thể sẽ không cần thiết.
Các giá trị từ biểu đồ của LDR cho khoảng

$\Omega$$\Omega$
$\Omega$
$\Omega$$\Omega$

$\Omega$

chỉnh sửa
Sau đó, bạn không thực sự cần PCB, chỉ cần mua LDR. Russell nhận xét về phạm vi hạn chế của LDR được sử dụng ở đây và anh ấy đã đúng. 100 lux là những gì bạn nhận được vào một ngày rất tối. Ngay khi mặt trời ló dạng, bạn sẽ dễ dàng có nhiều hơn thế, ngay cả trong nhà. Thay vì chọn một LDR khác, tôi sẽ chuyển sang một phototransistor . Chúng nhanh hơn nhiều so với LDR cực kỳ chậm và vì chúng có đầu ra hiện tại nên điện áp sẽ là tuyến tính với ánh sáng tới. Bạn sử dụng chúng theo cùng một cách: nối tiếp với một điện trở.

Phototransistor này được điều chỉnh theo độ nhạy phổ của mắt. Nó được chỉ định từ 10 lux (chạng vạng) đến 1000 lux (ngày u ám), mặc dù tôi đã làm việc với nó ở mức thấp nhất là 1 lux (chạng vạng sâu) và cao đến vài nghìn lux (ánh sáng ban ngày) mà không gặp vấn đề gì.

Mô tả mức độ chiếu sáng từ đây

Sơ đồ của họ được hiển thị dưới đây.
Tôi đã thêm kết nối từ đầu vào đảo ngược Opamp sang đầu ra Opamp vì điều này được hiển thị bởi các nhãn ròng D1 nhưng dễ bị bỏ qua do sơ đồ thảm hại. chất lượng. Không cần sử dụng nhãn net để hủy kết nối này trong trường hợp này và làm như vậy để ẩn cấu hình bộ đệm đạt được sự thống nhất cổ điển.
Khi 100% đầu ra của opamp được đưa trở lại đầu vào đảo ngược, như được thực hiện ở đây, đầu ra theo dõi đầu vào không đảo. Đầu ra có thể lái bất cứ thứ gì mà opamp có khả năng lái, trong khi đầu vào có thể có khả năng điều khiển thấp, chỉ cần có khả năng lái đầu vào opamp.

Đầu vào không đảo ngược opamp "nhìn thấy" điện áp tại điểm chung R_LDR & R1 =

Vin = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)

Mạch kém!

Một điểm quan trọng, mà dường như họ đã bỏ lỡ, đó là opamp LM58 có điện áp đầu vào tối đa cho phép dưới Vcc tới 1,5V ở 25 C hoặc 2V trên toàn phạm vi nhiệt độ.
Điều này có nghĩa là ở 25C khi Vcc = 5V, điện áp đầu vào tối đa mà IC có thể xử lý là 5 - 1,5 = 3,5 VDC. Nếu điện áp đầu vào cao hơn 3,5 VDC với Vcc = 5V thì đầu ra có thể không xác định.

Nhìn vào hình ảnh của họ cho thấy R1 = 10k.

Như trên, điện áp vào opamp = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Điều này sẽ bằng 3,5V khi 3,5V giảm trên R1 và 1,5V giảm trên R_LDR. Vì vậy, điều này xảy ra khi R_LDR = 1.5 / 3.5 x 10k = 4300 Ohms.
Khi điện trở LDR giảm khi ánh sáng tăng, giới hạn ánh sáng pháp lý cao hơn là khi R_LDR = 4200 Ohms, NHƯNG LDR được hiển thị trên trang Wiki của họ giảm xuống chỉ còn 1K ở mức 100 lux. trải đều từ 1k đến 2k cho sản phẩm tiêu biểu).

Giá trị ánh sáng trong đó Vin = 3,5V có thể được đọc từ biểu đồ. Có thể thấy, khi LDR = 4k3, mức lux = ở đâu đó trong phạm vi 40 đến 70 lux. Vì LDR được hiển thị là 1K ở mức 100 lux, một số màn hình sẽ cho phép đo ít hơn một nửa phạm vi mong muốn. Trong thực tế, nhiều opamp có thể vượt quá 3,5V chế độ chung và mức lux có thể đo được sẽ cao hơn.

Lựa chọn LDR:

Mức lux tối đa được hiển thị là 100 lux. Đó là một mức độ phù hợp để đọc nhưng thấp hơn mức được khuyến nghị cho chiếu sáng trong nước. Ánh sáng mặt trời đầy đủ là 100.000 lux và một ngày u ám điển hình nhưng không hoàn toàn là ngày bão có thể là 10.000 lux. Vì vậy, giới hạn 100 lux của cảm biến dường như rất thấp cho các mục đích thử nghiệm thú vị. PCBA có giá OK ở mức 5 đô la (mặc dù một người như Sparkfun sẽ bán một thứ đơn giản với giá rẻ hơn nhiều) NHƯNG trong nhiều trường hợp, mua LDR và ​​thêm điện trở và nạp 5V, không có bộ đệm opamp, sẽ tạo ra một kết quả hữu ích không kém, cộng với khả năng chọn LDR có thể hữu dụng hơn.