光敏电阻怎么转换成电压和电流

核心提示人们越来越多地认为环境光是一种能源,可用于驱动心率监控器、浴室灯具、远程天气传感器和其他低功耗器件。对于能量采集系统,最关键的是精确测量环境光的能力。本设计思路将描述一种简单的低成本电路,可以根据环境光的强度按一定比例提供电压。所用传感器是

人们越来越多地认为环境光是一种能源,可用于驱动心率监控器、浴室灯具、远程天气传感器和其他低功耗器件。对于能量采集系统,最关键的是精确测量环境光的能力。本设计思路将描述一种简单的低成本电路,可以根据环境光的强度按一定比例提供电压。

所用传感器是一款光敏电阻(LDR)——由RadioShack提供的276-1657型光敏电阻——其电阻随环境光强度而变化,如图1所示。其电阻值可从黑暗环境中的数百万Ω降低至亮光环境中的几百Ω。该传感器可以检测到光线水平的大小波动,能区分一个或两个灯泡的亮度、直射阳光、全黑或者中间水平。每种应用都需要适当的电路和物理设置,可能还需要进行一定的校准,以满足具体光照场合的需要。该传感器可以装在透明的防水外壳中,因此可用于各种天气条件下的任何作业现场。

图1传感器电阻与光线强度的关系

图2用简单电路测量光线强度

图2所示电路根据输入电压和光线强度产生输出电压,光敏电阻充当AD8226仪表放大器(in-amp)的增益电阻。AD8226的传递函数为:

其中,G为电路增益,VIN+和VIN–分别为正负输入的电压,VREF为REF引脚的电压。当负输入和REF引脚接地时,VIN+应用于正输入,增益为:

or

若LDR的值已知,则可转换成光照水平。因此,在已知输入电压的情况下,任务就变成了对仪表放大器输出进行监控。VIN+可以是交流电压、直流电压或电源的一部分。请注意,增益精度取决于两个内部调整薄膜电阻的精度。

这种电路通过将远程测量的光敏电阻值转换成电压,为环境光的测量提供了一种极具成本优势的解决方案。我们选择AD8226是因为它具有宽电源电压工作范围(27 V至36 V)、低静态电流(不到500 µA,全电源电压范围)、轨到轨输出和功能齐全等特性。该电路可使用任何增益电阻,从几Ω到无穷大均可。日益下降的成本、不断提升的性能使仪表放大器成为运算放大器的理想替代产品。

图3所示为这种电路的典型响应,其中用100-mVp-p、900-Hz正弦波作为VIN+从图中可以看出,LDR在明亮和黑暗环境中的值为~840 Ω和~5500 Ω。利用LDR的校准,可以将这些电阻值换算成光线水平。

为什么说电阻是「将电流转换为电压的元件」

因为这个灯泡的电阻R=U²/P=36²/25=5184Ω

因为这5184Ω的电阻要分36v的电压,所以总电阻R总=5184/(36/220)=3168Ω

3168-5184=26496Ω

所以,还需要串联上26496Ω的电阻

这就跟u、i、r的关系有关了。在串联电路中,各个元件之间的电压分配是有规律的,成为串联电路的分压规律。串联电路中,个元件电压之比等于各元件电阻的比。

也就是说,当把电阻换成两倍,且调节滑动变阻器使得电阻两段电压不变的时候,滑动变阻器实际上阻值也是原来的2倍。

根据

i=u/r,电源电怠肌糙可孬玖茬雪长磨压没有变,电路中的总电阻增大为两倍,所以电流变成了原来的一半。

 
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