LM358 (Op-Amp) Untuk Sensor Cahaya?

Saya melihat sensor cahaya ini :

Apa sebenarnya gunanya memiliki LM358 (Dual Op-Amp yang saya percaya) untuk Sensor Cahaya? Mungkin saya kehilangan sesuatu .... tapi apa tujuan sebenarnya yang dilayaninya?

Saya tahu ini mungkin pertanyaan yang sederhana dan bodoh. Tetapi mengapa Anda tidak bisa membaca data Analog dari Sensor Cahaya saja?

The LDR dan 10 k resistor bersama-sama membentuk pembagi tegangan, yang output tergantung pada perlawanan LDR ini. Jika Anda menghubungkan output ke sirkuit impedansi rendah yang akan paralel dengan salah satu resistor dan merusak pembacaan. $\Omega$

sunting (ulang pertanyaan Sauron untuk penjelasan lebih lanjut)
"Impedansi" adalah kata umum untuk semua jenis beban, tetapi di sini kita dapat menyebutnya "perlawanan". Misalkan resistensi LDR kami adalah 10 k . Kemudian dengan 10 k Ω seri perlawanan mereka akan membentuk 1/2 pembagi, dan output akan 2,5 V. Tapi jika output akan pergi ke bagian berikutnya di sirkuit, yang juga memiliki 10 k Ω perlawanan ke tanah, yang akan menjadi sejajar dengan resistansi seri LDR ini, dan dua 10 k Ω resistor dalam hasil paralel dalam 5 k Ω perlawanan. Jadi pembagi tidak lagi seri 10 L Ω LDR dengan resistor seri 10 k Ω , tetapi dengan 5 k $\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$, dan kemudian rasio pembagi menjadi 1/3 bukannya 1/2. Outputnya akan menjadi 1,67 V, bukan 2,5 V. Begitulah resistensi beban dapat mendistorsi pembacaan. Dalam praktiknya perbedaannya mungkin tidak sebesar itu, tetapi dalam banyak kasus pembacaan 2,4 V bukannya 2,5 V yang diharapkan sudah merupakan kesalahan yang terlalu besar.

Buffer penguatan satu mengisolasi pembagi dari bebannya.

Opamp memiliki impedansi input yang tinggi dan dengan demikian tidak akan mengubah pembacaan.

Jika Anda menghubungkan output pembagi secara langsung ke ADC mikrokontroler, buffer mungkin tidak diperlukan.
Nilai-nilai dari grafik LDR memberi kira-kira

30 k hingga 100 k Ω pada 1 lux, 15 k Ω rata-rata di 10 lux, 2,5 k Ω hingga 3,5 k $\Omega$$\Omega$
$\Omega$
$\Omega$$\Omega$ pada 100 lux.

$\Omega$

sunting
Kemudian Anda tidak benar-benar membutuhkan PCB, cukup beli LDR. Russell berkomentar tentang kisaran terbatas LDR yang digunakan di sini, dan dia benar. 100 lux adalah apa yang Anda dapatkan di hari yang sangat gelap. Begitu matahari terbit, Anda akan dengan mudah mendapatkan lebih dari itu, bahkan di dalam ruangan. Alih-alih memilih LDR lain saya akan beralih ke phototransistor . Mereka jauh lebih cepat daripada LDR yang sangat lambat dan karena mereka memiliki output arus, tegangan resistor akan linier dengan cahaya datang. Anda menggunakannya dengan cara yang sama: secara seri dengan resistor.

Fototransistor ini disesuaikan dengan sensitivitas spektral mata. Ini ditentukan dari 10 lux (senja) hingga 1000 lux (hari mendung), meskipun saya bekerja dengannya pada level serendah 1 lux (deep twilight) dan setinggi beberapa ribu lux (siang hari penuh) tanpa masalah.

Deskripsi level iluminasi dari sini

Diagram mereka ditunjukkan di bawah ini.
Saya telah menambahkan koneksi dari input pembalik Opamp ke keluaran Opamp karena hal ini ditunjukkan oleh label bersih D1 tetapi mudah terjawab karena diagram yang menyedihkan. kualitas. Tidak perlu menggunakan net-label untuk menunjukkan koneksi ini dalam kasus ini, dan melakukan hal itu menyembunyikan konfigurasi buffer gain unity klasik.
Ketika 100% dari keluaran opamp diumpankan kembali ke input pembalik, seperti yang dilakukan di sini, output melacak input non-pembalik. Keluaran dapat mengemudikan apa pun yang mampu dikemudikan oleh opamp, sedangkan inputnya bisa berkemampuan drive rendah, hanya perlu mampu menggerakkan input opamp.

Input noninverasi opamp "melihat" tegangan pada titik umum R_LDR & R1 =

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

Sirkuit buruk!

Poin penting, yang tampaknya terlewatkan, adalah bahwa opamp LM358 memiliki tegangan input maksimum yang diijinkan kurang dari Vcc sebanyak 1,5V pada 25 C atau sebanyak 2V di seluruh rentang suhu.
Ini berarti bahwa pada 25C ketika Vcc = 5V, tegangan input maksimum yang dapat ditangani IC adalah 5 - 1,5 = 3,5 VDC. Jika tegangan input lebih tinggi dari 3,5 VDC dengan Vcc = 5V maka output mungkin tidak pasti.

Melihat gambar mereka menunjukkan R1 = 10k.

Seperti di atas, tegangan ke dalam opamp = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Ini akan sama dengan 3.5V ketika 3.5V jatuh melintasi R1 dan 1.5V jatuh melintasi R_LDR. Jadi ini terjadi ketika R_LDR = 1.5 / 3.5 x 10k = 4300 Ohm.
Karena resistensi LDR turun dengan meningkatnya cahaya, batas lampu hukum atas adalah ketika R_LDR = 4200 Ohm, TETAPI LDR ditampilkan pada halaman Wiki mereka sebagai menurun hingga 1K pada 100 lux. (Ada yang ditunjukkan menjadi menyebar dari 1k ke 2k untuk produk khas).

Nilai cahaya di mana Vin = 3.5V dapat dibaca dari grafik. Seperti yang dapat dilihat, ketika LDR = 4k3, tingkat lux = di suatu tempat dalam kisaran 40 hingga 70 lux. Karena LDR ditampilkan sebagai 1K pada 100 lux, someopamps akan memungkinkan kurang dari setengah kisaran yang diinginkan untuk diukur. Dalam prakteknya banyak opamps mungkin melebihi 3.5V mode runmge umum dan tingkat lux yang terukur akan lebih tinggi.

Pilihan LDR:

Level lux maksimum ditampilkan sebagai 100 lux. Itu adalah level yang memadai untuk membaca tetapi jauh di bawah apa yang direkomendasikan untuk penerangan rumah tangga. Sinar matahari penuh adalah 100.000 lux dan rata-rata mendung tetapi hari yang sama sekali tidak badai mungkin 10.000 lux. Jadi batas sensor 100 lux tampaknya sangat rendah untuk tujuan eksperimental yang menarik. PCBA adalah harga OK pada $ 5 (meskipun seseorang seperti Sparkfun akan diharapkan untuk menjual sesuatu yang sederhana ini dengan jauh lebih sedikit) TAPI dalam banyak kasus, membeli LDR dan menambahkan resistor dan memberi makan 5V, tanpa buffer opamp, akan menghasilkan hasil yang sama-sama bermanfaat, ditambah kemampuan untuk memilih tanggung jawab LDR agar lebih bermanfaat secara umum.