使用惠斯通電橋的光探測器工作原理及電路圖

“眼睛能感知心靈看到的東西?！毕襁@個LDR（光相關電阻器）檢測其感應范圍內是否有任何光源。的確，您可以手動關閉和打開任何燈，但有時人類表現(xiàn)出粗心大意，這可能會導致電力浪費。為了克服這個問題，我們將向您展示如何制作光檢測器電路（有助于感測光），您可以添加一個繼電器來操作交流家用電器取決于光的感覺。雖然我們之前已經創(chuàng)建了一些光探測器電路，但這次我們使用惠斯通電橋概念來操作LDR。

必需組件

LDR

晶體管 （BC547）

LM741運算放大器集成電路

電位器 （10k）

電阻（10k，330歐姆）

指示燈（紅色）

電池 （9v）

LDR （光相關電阻）

LDR是一種電阻器，其電阻隨落在其上的光的強度而變化。它由半導體名稱Cadmium sulfite組成。當天黑時，LDR的電阻以兆歐或千歐姆為單位，隨著光線的下降，它會將其電阻從兆歐姆變?yōu)閹装贇W姆。它只是意味著光的存在降低了LDR的電阻，這就是它用于預測白天和黑夜的方式。

LDR的工作

LDR的工作原理是光導率，當光落在LDR表面時，LDR的電阻從它的高值開始下降，在LDR的黑暗電阻在兆歐姆的范圍內，當入射到它的光電阻降低到幾歐姆的范圍。價帶中的電子跳到導帶，由于入射光中的光子能量高于半導體材料。

特征

電池電阻為 400 歐姆至 9 千克歐姆，當提供 1000 至 10 勒克斯時。

在黑暗中，電阻最小為一兆歐姆。

上升時間為2.8至18ms，下降時間為48至120ms。

具有寬范圍的光譜響應

成本經濟

高環(huán)境溫度范圍

應用

自動路燈

位置傳感器

光強度計

防盜報警電路

與LED一起用作障礙物檢測器

自動臥室燈

運算放大器 IC LM741

運算放大器是直流耦合高增益電子電壓放大器。這是一個有8個引腳的小芯片。運算放大器IC用作比較器，用于比較兩個信號，即反相和同相信號。在運算放大器 IC 741 中PIN2是反相輸入端子，PIN3是同相輸入端子。該IC的輸出引腳為PIN6。該IC的主要功能是在各種電路中進行數學運算。

運算放大器內部基本上有電壓比較器，它有兩個輸入，一個是反相輸入，第二個是同相輸入。當同相輸入（+）的電壓高于反相輸入（-）的電壓時，比較器的輸出為高電平。如果反相輸入（-）的電壓高于同相端（+），則輸出為低電平。

在我們的光檢測器電路中，運算放大器IC分別通過PIN3和PIN2比較C點和D點的電壓，因為我們知道如果PIN3處的電壓大于PIN2，則PIN6處的輸出將為高電平，反之亦然。當輸出高電平時，LED 將開始發(fā)光。為了獲得高輸出，我們必須在LDR上入射光以降低其電阻，從而增加C點的電壓。

晶體管 （BC547）

它是一個NPN晶體管，放大能力也很好，增益值為110至800。它允許 100mA 的最大電流流過集電極引腳，輸入電流限值為 5mA 至基極引腳以進行偏置。當基極引腳保持接地時，晶體管移動到反向偏置狀態(tài)并且不通過它傳導電流（這是截止點），當電源提供給基極引腳時，它開始通過發(fā)射極傳導到集電極（這是飽和點）。通過集電極-發(fā)射極和基極-發(fā)射極的正常電壓范圍分別為200和900mV。

在我們的電路中，晶體管用作LED的開關。當運算放大器的輸出為高電平（意味著光指向LDR）時，然后饋送到晶體管的基極，然后通過集電極到發(fā)射極的電流開始流動。當運算放大器的輸出為低電平（意味著其暗電平）時，晶體管保持關斷狀態(tài)，沒有電流流過集電極到發(fā)射極，直到輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

光探測器電路圖：

使用惠斯通電橋的光探測器工作

正如我們在惠斯通電橋中所知，如果C點和D點之間的壓降之差為零，則電阻R1和R2的比值等于電阻R3和R4的比值，其中R4是未知電阻，R1和R2是已知電阻，R3是電位計。

在我們的光檢測器電路圖中，惠斯通電橋由第一臂中的一個LDR和電位計以及第二臂中的兩個已知10k歐姆電阻組成。當光入射到LDR上時，它的電阻變低，通過C點的電壓比D點增加。

運算放大器IC LM741用于比較C點和D點的電壓，如果C點的電壓大于D點，則運算放大器提供高輸出，如果D點具有更大的電壓，則運算放大器提供低輸出。當運算放大器輸出為高電平時，它會打開晶體管，Led 開始發(fā)光（這意味著存在光），如果低電平，則運算放大器輸出為低電平，晶體管保持關閉狀態(tài)（這意味著它很暗）。