如何構(gòu)建能夠根據(jù)大氣條件調(diào)整其亮度的光源

定時器IC555還沒有死，這是因為它以低成本提供的擴展功能。無論是振蕩器、定時器還是觸發(fā)器，該芯片都可以很好地完成工作。在本文中，我們將了解如何構(gòu)建能夠根據(jù)大氣條件調(diào)整其亮度的光源。換句話說，這個 LED 信標(biāo)會在黑暗中明亮地亮起，而在日光下它會熄滅或產(chǎn)生最小的光。

該電路采用IC 555的PWM功能。對于那些不知道PWM是一種改變脈沖的關(guān)閉和開啟時間的技術(shù)。這主要用于控制電機的速度，燈光強度和節(jié)省功耗。

在本電路中，我們將使用PWM來控制光的強度。為此，我們將生成一個高頻方波并修改其標(biāo)記和空間比或開/關(guān)時間。在這個高頻信號中增加脈沖的導(dǎo)通時間會增加燈的亮度，而增加關(guān)時間會降低我們光的亮度。

測量 LDR 的電阻：

測量LDR在各種光照條件下的電阻。這一點很重要，因為不同制造商的電阻差異很大。因此，我測量了LDR在各種光照條件下的電阻（只是選擇電路中的電容器和電阻值的粗略測量），并在下表中注明。

請記住，如前所述，上述表格大致用于校準(zhǔn)。但是，如果您需要非常準(zhǔn)確地做到這一點，您可能需要使用照度計測量流明中的光強度，然后將其與相應(yīng)的LDR電阻制成表格。在我看來，這個項目不需要高水平的準(zhǔn)確性，所以我保持簡單。

電路工作原理：

要了解上述電路，最好閱讀“定時器IC 555”的工作原理。在該電路中，該IC被連接為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，以產(chǎn)生一系列方波脈沖。該方波脈沖的產(chǎn)生取決于IC

6的兩個引腳“閾值/第2引腳”和“觸發(fā)/第555引腳”中的電壓。輸出將一直為高電平，直到閾值引腳中的電壓達到所提供VCC的+《》/《》，一旦達到標(biāo)記值，輸出將切換為低電平。低電平狀態(tài)將一直保持，直到觸發(fā)引腳中的電壓降至供電VCC的+《》/《》以下。

如上電路所示，這兩個引腳連接到電容器的正極端子。因此，從某種意義上說，IC

555的輸出狀態(tài)取決于電容器兩端的電壓。當(dāng)系統(tǒng)打開時，電容C1將通過LDR和二極管D1開始充電。眾所周知，LDR中的電阻隨著入射光強度的增加而降低。因此，在白天或光線充足的條件下，LDR的電阻會很低，這反過來又允許電容器快速充電到+《》/《》

Vcc。

由于二極管D1對電流的限制，電阻R2在為電容器充電時不會發(fā)揮作用。一旦電容電壓達到+2/3

Vcc標(biāo)記，輸出將切換到低電平，進而激活引腳7中的內(nèi)部放電晶體管?，F(xiàn)在，電容器通過電阻R1放電，電容器兩端的電壓開始下降。輸出中的低電平狀態(tài)將一直保持，直到電容電壓切換回高電平后達到+1/3

Vcc。這將關(guān)閉放電晶體管，整個循環(huán)重復(fù)。

指示燈：

這部分非常簡單，將生成的PWM信號饋送到晶體管的基極，并驅(qū)動連接到其集電極端子的LED。晶體管基極將通過此PWM信號激活，LED將在信號的ON時間段內(nèi)激活。當(dāng)由更高頻率的PWM信號驅(qū)動時，LED是一個慢速元件，將表現(xiàn)出連續(xù)照明或非照明效果作為輸出。那里有你的光響應(yīng)

LED 信標(biāo).LED將消耗約60mA的電流。您可以增加 LED 的數(shù)量，以制造出強大的 LED 信標(biāo)。

計算：

以下是有關(guān)該電路背后的計算的簡要說明。我們需要固定R1和C1的值，因為這些分量的值決定了輸出中PWM脈沖的頻率和關(guān)斷時間。我們需要一個高頻脈沖，以避免輸出中的閃爍。電容越小，電容器的充放電周期越快。所以我選擇了

C1 = 0.22uF

我需要信標(biāo)根據(jù)入射光在 LED

信標(biāo)中產(chǎn)生衰落效果。所以我需要選擇一個介于“人造光下”和“弱光條件下”之間的電阻值，所以我選擇了47K，這將在PWM脈沖的ON和OFF周期之間提供良好的平衡，從而產(chǎn)生平滑的衰落效果。

為了確定各種條件的開和關(guān)時間，我們使用以下公式 T1 = 接通時間 ， T2 = 關(guān)斷時間

T1 = 0.693 x LDR分辨率 x C1

T2 = 0.693 x R1 x C1

使用上述公式計算時間段、占空比和頻率

i） 使用手電筒照明（高強度燈）

LDR分辨率 = 400 歐姆

T1 = 0.693 x 400 x 0.22uF

= 0.000069 秒

T2 = 0.693 x 47k x 0.22uF

= 0.0072 秒

計算PWM波的頻率

總和 = T1 + T2 = 0.000069 + 0.0072 = 0.0073

F = 1 / 0.0073 = 137Hz

占空比 = LDRres / LDRres + R1

= 400 / 400 + 47K

= 0.84 %

因此，正如您在上面看到的，當(dāng)周圍的光線非常高時，導(dǎo)通時間非常低，為 0.84%，因此 LED 將處于非常暗淡的狀態(tài)。

ii） 漆黑

LDR分辨率 = 170k

T1 = 0.693 x 170k x 0.22uF = 0.025

T2 = 0.693 x 47k x 0.22uF = 0.007

F = 1 / 0.032 = 31.25 Hz

占空比 = 170k / 170k + 47k = 78.3%

以上兩個條件是兩個極端，正如您在計算中觀察到的那樣，該電路在不同的光照條件下在增亮和調(diào)光方面做得相當(dāng)好。

用直流風(fēng)扇替換 LED 信標(biāo)：

您可以通過用直流風(fēng)扇替換 LED

來嘗試此電路的另一種變體。該電路將以類似的性質(zhì)工作，并根據(jù)入射到LDR上的光強度控制直流風(fēng)扇的速度。當(dāng)光強度較小時風(fēng)扇會運行得更快，當(dāng)強度高時風(fēng)扇會運行得更慢.