Wie Konvertieren von Licht in Strom mit einfachen Operationsschaltungen

Hier ist Ihre Chance Licht in Strom mit einfachen Operationsschaltungen zu konvertieren. Sie können einen ähnlichen Ansatz anwenden, Instrumente zu entwickeln, die andere physikalische Größen in der Umgebung zu messen, wie Temperatur und Druck.

Sie verwenden ein Eingangswandler eine physikalische Größe in eine elektrische Größe zu machen. EIN photoresistor ist ein Eingangswandler, die Lichtenergie in eine Veränderung des Widerstandes konvertiert, in dem Strom in der Schaltung in einer Änderung. Das Licht ist in der Tat, ein elektrisches Signal.

Angenommen, Sie mit einem Fotowiderstand zu tun hat, die einen Widerstandswert zwischen 20 M # hat 87- in völliger Dunkelheit und 20 k # 87- # 32-in helles Licht. Wenn der Fotowiderstand eine lineare Vorrichtung ist, die Lichtmenge verdoppelt verdoppelt sich die Menge an Spannung. Sie können daher einen Fotowiderstand als variabler Widerstand modellieren, die Widerstand entsprechend der Lichtmenge ändert.

Die folgende Abbildung zeigt eine photoresistor und ein komplettes Design eines Operationsverstärker (Op-Amp-Schaltung) eine Ausgangsspannung zu erzeugen, vO.

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Verwenden Sie Schaltungsanalyse zu zeigen, dass der Operationsverstärker-Ausgangsspannung vO 0 Volt in völliger Dunkelheit und 5 Volt in helles Licht. Mit anderen Worten zeigen, daß der Spannungsbereich des Ausgangs von 0 bis 5 Volt variiert. Hier ist wie:

  1. Bestimmen Sie die Ausgangsspannung v2 vom Wandler.


    Um den Bereich des Ausgangs bestimmen v2 vom Wandler (dh, die Spannung über die Anschlüsse A und B) kann die Spannungsteiler Gleichung verwenden. Diese Gleichung setzt die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung durch das Verhältnis des Widerstandes der Ausgabeeinrichtung multipliziert (R2) Zur Gesamtserienwiderstand (R1 + R2):

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  2. Bestimmen Sie die untere Grenze von v2.

    Die untere Grenze der Ausgangsspannung v2 tritt in helles Licht, wenn der Widerstand des photoresistor bei einem Minimum ist. Wann R# 50-# # 61- # 32- 32- # 50- # 48- # 32-k # 87-, die niedrigere Spannung v2L ist

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  3. Bestimmen Sie die obere Grenze v2.

    Die obere Grenze der Ausgangsspannung v2 tritt auf, wenn der Widerstand des photoresistor am höchsten ist. In völliger Dunkelheit, R# 50-# # 61- # 32- 32- # 50- # 48- # 32-M # # 32- # 87- 61- # 32- # 50- # 48- # 44- # 48- # 48- # 48- # 32-k # 87- # 32- # 44-, so dass die obere Spannung v2U ist

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    Die Spannung von v2 im Bereich von 5 bis 10 Volt.

  4. Vereinfachen Sie die Wandler (die Quellenschaltung) mit dem Th # 233-venin Technik.

    Die Th # 233-venin Technik reduziert eine Quellenschaltung auf einen einzigen Widerstand RTund einer einzigen Spannungsquelle vT. Durch die Verwendung des Th # 233-venin Äquivalent des Wandlers zu vereinfachen, erhalten Sie eine Th # 233-venin Spannung vTdass variiert von 5 bis 10 Volt und einer Th # 233-Venin Widerstands RT dass variiert von 10 k # 87- # 32-bis 20 k # 87- # 46;

  5. Analysieren Sie den Op-Amp-Schaltung (inverted Sommer).

    Der Operationsverstärker-Schaltung in der folgenden Abbildung ist eine typische Konfiguration eines invertierenden Operationsverstärker Sommer Schaltung. In dieser Schaltung haben Sie zwei Eingänge: einen von dem Wandler und ein anderer kommt aus einer Spannungsquelle von -10 Volt kommen. Die Gleichung für den invertierenden Operationsverstärker

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Da der Spannungsbereich von v2 zwischen 5 und 10 Volt variiert, Sommer der Ausgangsspannungsbereich des invertierenden 0 bis 5 Volt geht.

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