LM358 (Op-Amp) para un sensor de luz?

El LDR y una resistencia de 10 k \ $ \ Omega \ $ forman juntos un divisor de voltaje, cuya salida Depende de la resistencia del LDR. Si conecta la salida a un circuito de baja impedancia que se pondrá en paralelo a una de las resistencias y distorsione la lectura.

  

editar (refiérase a la pregunta de Sauron para una explicación más detallada)
  "Impedancia" es la palabra general para cualquier tipo de carga, pero aquí podemos llamarla "resistencia". Supongamos que la resistencia de nuestro LDR es 10 k \ $ \ Omega \ $. Luego, con la resistencia de la serie 10 k \ $ \ Omega \ $, formarán un divisor 1/2, y la salida será de 2,5 V. Pero si la salida se desplazara a la siguiente parte del circuito, que también tiene un valor de 10 k \ $ \ Omega \ $ resistencia a tierra, que sería paralela a la resistencia de la serie LDR, y dos resistencias de 10 k \ $ \ Omega \ $ en paralelo dan como resultado una resistencia de 5 k \ $ \ Omega \ $. Entonces, el divisor ya no es el 10 k \ $ \ Omega \ $ del LDR en serie con el resistor de la serie 10 k \ $ \ Omega \ $, sino con 5 k \ $ \ Omega \ $, y luego la relación del divisor se convierte en 1 / 3 en lugar de 1/2. La salida será de 1.67 V en lugar de 2.5 V. Así es como una resistencia de carga puede distorsionar una lectura. En la práctica, la diferencia puede no ser tan grande, pero en muchos casos una lectura de 2.4 V en lugar de la esperada de 2.5 V ya es un error demasiado grande.

Un búfer de ganancia unitaria aísla el divisor de su carga.

Elopamptieneunaaltaimpedanciadeentradayporlotantonocambiarálalectura.

SiconectalasalidadeldivisordirectamentealADCdeunmicrocontrolador,esprobablequeelbúfernoseanecesario.
LosvaloresdelgráficodelLDRdanaproximadamente

30k\$\Omega\$a100k\$\Omega\$a1lux,
15k\$\Omega\$promedioa10lux,
2.5k\$\Omega\$a3.5k\$\Omega\$a100lux.

Conunresistordelaserie10k\$\Omega\$,loquesignificaqueparaunsuministrode5V,elvoltajedesalidapuedevariarentre0,45Vy4V.El LM358 puede manejar el límite inferior, pero el 4 V puede ser un problema. Para estar seguro, si tiene que usar un búfer, en su lugar use una plataforma de Rail-to-Rail. Como dije, para la conexión con un microcontrolador probablemente no necesite uno.

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Entonces realmente no necesita el PCB, solo compre un LDR. Russell comenta sobre el rango limitado del LDR que se usa aquí, y tiene razón. 100 lux es lo que obtienes en un día muy oscuro. Tan pronto como salga el sol, fácilmente tendrá más que eso, incluso en interiores. En lugar de seleccionar otro LDR, cambiaría a un fototransistor . Son mucho más rápidos que los LDR increíblemente lentos y, dado que tienen una salida de corriente, el voltaje de la resistencia será lineal con la luz incidente. Los usas de la misma manera: en serie con una resistencia.

Este fototransistor se adapta a la sensibilidad espectral del ojo. Se especifica desde 10 lux (crepúsculo) hasta 1000 lux (día nublado), aunque trabajé con niveles tan bajos como 1 lux (crepúsculo profundo) y tan altos como varios miles de lux (luz diurna completa) sin problemas.

Descripciones del nivel de iluminación de aquí

Su diagrama se muestra a continuación.
 He agregado la conexión de Opamp invirtiendo la entrada a la salida de Opamp, tal como lo mostraron las etiquetas de red D1, pero se perdió fácilmente debido al diagrama patético. calidad. No había necesidad de usar etiquetas de red para mostrar esta conexión en este caso, y al hacerlo se oculta la configuración clásica del búfer de ganancia unitaria.
 Cuando el 100% de la salida de un opamp se devuelve a la entrada inversora, como se hace aquí, la salida rastrea la entrada no inversora. La salida puede controlar lo que sea capaz de conducir el opamp, mientras que la entrada puede ser de baja capacidad, y solo necesita poder controlar la entrada opamp.

La entrada no inversora opamp "ve" el voltaje en el R_LDR & R1 punto común =

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

¡Malcircuito!

Unpuntoimportante,queparecenhaberseperdido,esqueelopampLM358tieneunvoltajedeentradamáximopermitidodemenosdeVccportantocomo1.5Va25Cotantocomo2Ventodoelrangodetemperatura.
 Estosignificaquea25CcuandoVcc=5V,latensióndeentradamáximaconlaqueelICpuedelidiares5-1.5=3.5VDC.Silatensióndeentradaessuperiora3.5VCCconVcc=5V,lasalidapuedeserindeterminada.

UnamiradaasuimagenmuestraR1=10k.

Como arriba, el voltaje en el opamp = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
 Esto será igual a 3.5V cuando 3.5V caen a través de R1 y 1.5V caen a través de R_LDR. así que esto ocurre cuando R_LDR = 1.5 / 3.5 x 10k = 4300 Ohms.
 A medida que la resistencia del LDR disminuye con la luz creciente, el límite de luz legal superior es cuando R_LDR = 4200 Ohmios, PERO el LDR se muestra en su página Wiki disminuyendo a tan solo 1K a 100 lux. (Se muestra una propagación de 1k a 2k para un producto típico).

El valor de la luz donde se puede leer Vin = 3.5V del gráfico. Como se puede ver, cuando LDR = 4k3, nivel de lux = en algún lugar dentro del rango de 40 a 70 lux. Como el LDR se muestra como 1K a 100 lux, algunos campos permitirán que se mida menos de la mitad del rango deseado. En la práctica, muchas opciones pueden superar los 3.5V en modo común y el nivel de lux medible será mayor.

Selección de LDR:

El nivel máximo de lux se muestra como 100 lux. Ese es un nivel adecuado para la lectura, pero muy por debajo de lo recomendado para la iluminación doméstica. La luz solar total es de 100.000 lux y un día nublado, pero no totalmente tormentoso, puede ser de 10.000 lux. Por lo tanto, el límite de 100 lux del sensor parece muy bajo para propósitos experimentales interesantes. El PCBA tiene un precio aceptable de $ 5 (aunque se esperaría que alguien como Sparkfun vendiera algo así de simple por mucho menos) PERO en muchos casos, comprar un LDR y agregar una resistencia y alimentar 5 V, sin búfer opamp, produciría un Un resultado igualmente útil, además de la posibilidad de seleccionar un LDR susceptible de ser más útil en general.