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(shí)器IC555還沒(méi)有死，這是因?yàn)樗缘统杀咎峁┑臄U(kuò)展功能。無(wú)論是振蕩器、定時(shí)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(shuō)，這個(gè) LED 信標(biāo)會(huì)在黑暗中明亮地亮起，而在日光下它會(huì)熄滅或產(chǎn)生最小的光。

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

在本電路中，我們將使用PWM來(lái)控制光的強(qiáng)度。為此，我們將生成一個(gè)高頻方波并修改其標(biāo)記和空間比或開/關(guān)時(shí)間。在這個(gè)高頻信號(hào)中增加脈沖的導(dǎo)通時(shí)間會(huì)增加燈的亮度，而增加關(guān)時(shí)間會(huì)降低我們光的亮度。

測(cè)量 LDR 的電阻：

測(cè)量LDR在各種光照條件下的電阻。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)椴煌圃焐痰碾娮璨町惡艽?。因此，我測(cè)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(cè)量），并在下表中注明。

請(qǐng)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(diǎn)，您可能需要使用照度計(jì)測(cè)量流明中的光強(qiáng)度，然后將其與相應(yīng)的LDR電阻制成表格。在我看來(lái)，這個(gè)項(xiàng)目不需要高水平的準(zhǔn)確性，所以我保持簡(jiǎn)單。

電路工作原理：

要了解上述電路，最好閱讀“定時(shí)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(gè)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(dá)到所提供VCC的+《》/《》，一旦達(dá)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(gè)引腳連接到電容器的正極端子。因此，從某種意義上說(shuō)，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(shí)，電容C1將通過(guò)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(qiáng)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(huì)很低，這反過(guò)來(lái)又允許電容器快速充電到+《》/《》

Vcc。

由于二極管D1對(duì)電流的限制，電阻R2在為電容器充電時(shí)不會(huì)發(fā)揮作用。一旦電容電壓達(dá)到+2/3

Vcc標(biāo)記，輸出將切換到低電平，進(jìn)而激活引腳7中的內(nèi)部放電晶體管?，F(xiàn)在，電容器通過(guò)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(dá)到+1/3

Vcc。這將關(guān)閉放電晶體管，整個(gè)循環(huán)重復(fù)。

指示燈：

這部分非常簡(jiǎn)單，將生成的PWM信號(hào)饋送到晶體管的基極，并驅(qū)動(dòng)連接到其集電極端子的LED。晶體管基極將通過(guò)此PWM信號(hào)激活，LED將在信號(hào)的ON時(shí)間段內(nèi)激活。當(dāng)由更高頻率的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，LED是一個(gè)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(qiáng)大的 LED 信標(biāo)。

計(jì)算：

以下是有關(guān)該電路背后的計(jì)算的簡(jiǎn)要說(shuō)明。我們需要固定R1和C1的值，因?yàn)檫@些分量的值決定了輸出中PWM脈沖的頻率和關(guān)斷時(shí)間。我們需要一個(gè)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(gè)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(shí)間，我們使用以下公式 T1 = 接通時(shí)間 ， T2 = 關(guān)斷時(shí)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(jì)算時(shí)間段、占空比和頻率

i） 使用手電筒照明（高強(qiáng)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(jì)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(shí)，導(dǎo)通時(shí)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(gè)條件是兩個(gè)極端，正如您在計(jì)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(guò)用直流風(fēng)扇替換 LED

來(lái)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(qiáng)度控制直流風(fēng)扇的速度。當(dāng)光強(qiáng)度較小時(shí)風(fēng)扇會(huì)運(yùn)行得更快，當(dāng)強(qiáng)度高時(shí)風(fēng)扇會(huì)運(yùn)行得更慢.