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。”像這個(gè)LDR（光相關(guān)電阻器）檢測其感應(yīng)范圍內(nèi)是否有任何光源。的確，您可以手動(dòng)關(guān)閉和打開任何燈，但有時(shí)人類表現(xiàn)出粗心大意，這可能會(huì)導(dǎo)致電力浪費(fèi)。為了克服這個(gè)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(gè)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(jīng)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(yùn)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(guān)電阻）

LDR是一種電阻器，其電阻隨落在其上的光的強(qiáng)度而變化。它由半導(dǎo)體名稱Cadmium sulfite組成。當(dāng)天黑時(shí)，LDR的電阻以兆歐或千歐姆為單位，隨著光線的下降，它會(huì)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(yù)測白天和黑夜的方式。

LDR的工作

LDR的工作原理是光導(dǎo)率，當(dāng)光落在LDR表面時(shí)，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(nèi)，當(dāng)入射到它的光電阻降低到幾歐姆的范圍。價(jià)帶中的電子跳到導(dǎo)帶，由于入射光中的光子能量高于半導(dǎo)體材料。

特征

電池電阻為 400 歐姆至 9 千克歐姆，當(dāng)提供 1000 至 10 勒克斯時(shí)。

在黑暗中，電阻最小為一兆歐姆。

上升時(shí)間為2.8至18ms，下降時(shí)間為48至120ms。

具有寬范圍的光譜響應(yīng)

成本經(jīng)濟(jì)

高環(huán)境溫度范圍

應(yīng)用

自動(dòng)路燈

位置傳感器

光強(qiáng)度計(jì)

防盜報(bào)警電路

與LED一起用作障礙物檢測器

自動(dòng)臥室燈

運(yùn)算放大器 IC LM741

運(yùn)算放大器是直流耦合高增益電子電壓放大器。這是一個(gè)有8個(gè)引腳的小芯片。運(yùn)算放大器IC用作比較器，用于比較兩個(gè)信號(hào)，即反相和同相信號(hào)。在運(yùn)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(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。

運(yùn)算放大器內(nèi)部基本上有電壓比較器，它有兩個(gè)輸入，一個(gè)是反相輸入，第二個(gè)是同相輸入。當(dāng)同相輸入（+）的電壓高于反相輸入（-）的電壓時(shí)，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(yùn)算放大器IC分別通過PIN3和PIN2比較C點(diǎn)和D點(diǎn)的電壓，因?yàn)槲覀冎廊绻鸓IN3處的電壓大于PIN2，則PIN6處的輸出將為高電平，反之亦然。當(dāng)輸出高電平時(shí)，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(diǎn)的電壓。

晶體管 （BC547）

它是一個(gè)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(jìn)行偏置。當(dāng)基極引腳保持接地時(shí)，晶體管移動(dòng)到反向偏置狀態(tài)并且不通過它傳導(dǎo)電流（這是截止點(diǎn)），當(dāng)電源提供給基極引腳時(shí)，它開始通過發(fā)射極傳導(dǎo)到集電極（這是飽和點(diǎn)）。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(guān)。當(dāng)運(yùn)算放大器的輸出為高電平（意味著光指向LDR）時(shí)，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(dòng)。當(dāng)運(yùn)算放大器的輸出為低電平（意味著其暗電平）時(shí)，晶體管保持關(guān)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?cè)诨菟雇姌蛑兴?，如果C點(diǎn)和D點(diǎn)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(jì)。

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(gè)LDR和電位計(jì)以及第二臂中的兩個(gè)已知10k歐姆電阻組成。當(dāng)光入射到LDR上時(shí)，它的電阻變低，通過C點(diǎn)的電壓比D點(diǎn)增加。

運(yùn)算放大器IC LM741用于比較C點(diǎn)和D點(diǎn)的電壓，如果C點(diǎn)的電壓大于D點(diǎn)，則運(yùn)算放大器提供高輸出，如果D點(diǎn)具有更大的電壓，則運(yùn)算放大器提供低輸出。當(dāng)運(yùn)算放大器輸出為高電平時(shí)，它會(huì)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(yùn)算放大器輸出為低電平，晶體管保持關(guān)閉狀態(tài)（這意味著它很暗）。