광 센서 용 LM358 (Op-Amp)?

나는 이 광 센서를 보고있다 :

광 센서 용 LM358 (듀얼 Op 앰프)의 요점은 정확히 무엇입니까? 어쩌면 내가 뭔가를 잃어 버렸을 것입니다 .... 정확히 어떤 목적을 제공합니까?

나는 이것이 간단하고 어리석은 질문이라는 것을 알고 있습니다. 그러나 왜 광 센서에서 아날로그 데이터를 읽을 수 없습니까?

LDR 및 10 K 저항 함께 그 출력 LDR의 저항에 따라 분압기를 형성한다. 저 임피던스 회로에 출력을 연결하면 저항 중 하나에 평행하게되어 판독 값이 왜곡됩니다. $\Omega$

편집 (자세한 설명은 Sauron의 질문)
"임피던스"는 모든 유형의로드에 대한 일반적인 단어이지만 여기서는 "저항"이라고 부를 수 있습니다. LDR의 저항이 10 k 라고 가정합니다 . 그런 다음 10k 직렬 저항으로 1/2 분배기를 형성하고 출력은 2.5V가됩니다. 그러나 출력이 회로의 다음 부분으로 이동하면 10k 저항을 갖 습니다. 선량률의 직렬 저항에 평행하게 그라운드 것, 및 2 개의 10 K 5 (K)에 병렬로 저항기 결과 저항. 따라서 디바이더는 더 이상 직렬 저항의 10k 와 직렬로 연결된 LDR의 10k 가 아닙니다.$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$이지만 5 k 이면 분배기 비율이 1/2 대신 1/3이됩니다. 출력은 2.5V 대신 1.67V가됩니다. 이것이 부하 저항이 판독 값을 왜곡하는 방법입니다. 실제로 그 차이는 크지 않을 수도 있지만 많은 경우 예상되는 2.5V 대신 2.4V를 읽는 것은 이미 너무 큰 오류입니다.$\Omega$

단일 이득 버퍼는 분배기와 부하를 분리합니다.

opamp는 높은 입력 임피던스를 가지므로 판독 값을 변경하지 않습니다.

분배기의 출력을 마이크로 컨트롤러의 ADC에 직접 연결하면 버퍼가 필요하지 않을 수 있습니다.
LDR의 그래프 값은 대략적으로

30 K 100 K 1 개 럭스, 15 K 10 룩스에서 평균 2.5 K 3.5 K에 100 럭스.$\Omega$$\Omega$
$\Omega$
$\Omega$$\Omega$

10k 시리즈 저항을 사용하면 5V 전원의 경우 출력 전압이 0.45V 와 4V 사이에서 달라질 수 있습니다. LM358 의 출력은 하한을 처리 할 수 ​​있지만 4V는 문제가 될 수 있습니다. 버퍼를 사용해야한다면 Rail-To-Rail opamp를 대신 사용하십시오. 내가 말했듯이, 마이크로 컨트롤러와의 연결에는 아마 필요하지 않을 것입니다.$\Omega$

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그러면 PCB가 실제로 필요하지 않고 LDR을 구매하면됩니다. 러셀은 여기에 사용 된 LDR의 제한적인 범위에 대해 언급하고 있습니다. 100 럭스는 당신이 매우 어두운 날에 얻는 것입니다. 태양이 나 오자마자 실내보다 훨씬 더 쉽게 가질 수 있습니다. 다른 LDR을 선택하는 대신 포토 트랜지스터로 전환합니다 . 그것들은 엄청나게 느린 LDR보다 훨씬 빠르며 전류 출력이 있기 때문에 저항 전압은 입사광과 선형이됩니다. 동일한 방식으로 저항과 직렬로 사용합니다.

이 광 트랜지스터 는 눈의 스펙트럼 감도에 적합합니다. 10 럭스 (황혼)에서 1000 럭스 (흐린 날)까지 지정되었지만 문제없이 1 럭스 (깊은 황혼)와 수천 럭스 (풀 일광)의 높이에서 작업했습니다.

여기 에서 조명 레벨 설명

그들의 다이어그램은 아래와 같습니다.
D1 net 레이블로 표시되었지만 오심스러운 다이어그램으로 인해 쉽게 놓칠 수 있으므로 Opamp 반전 입력에서 Opamp 출력으로의 연결을 추가했습니다. 품질. 이 경우이 연결을 표시하기 위해 net-label을 사용할 필요가 없었으며, 그렇게하면 클래식 unity gain buffer 구성이 숨겨집니다.
여기서와 같이 opamp 출력의 100 %가 반전 입력으로 피드백되면 출력은 비 반전 입력을 추적합니다. 출력은 opamp가 구동 할 수있는 모든 것을 구동 할 수있는 반면, 입력은 구동 능력이 낮을 수 있으며 opamp 입력 만 구동하면됩니다.

opamp 비 반전 입력은 R_LDR & R1 공통점에서 전압을 "인식"합니다.

Vin = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)

회로 불량!

그들이 놓친 것으로 보이는 중요한 점은 LM358 opamp의 최대 허용 입력 전압이 Vcc보다 25C에서 최대 1.5V 또는 전체 온도 범위에서 최대 2V라는 점입니다.
이는 Vcc = 5V 일 때 25C에서 IC가 처리 할 수있는 최대 입력 전압이 5-1.5 = 3.5VDC임을 의미합니다. 입력 전압이 Vcc = 5V 인 3.5VDC보다 높으면 출력이 결정되지 않을 수 있습니다.

그들의 사진을 보면 R1 = 10k입니다.

위와 같이 opamp 로의 전압 = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
R1에서 3.5V 강하 및 R_LDR에서 1.5V 강하시 3.5V와 동일하므로 R_LDR = 1.5 / 3.5 x 10k = 4300 일 때 발생합니다. 옴 :
LDR 저항이 빛이 증가함에 따라 떨어지기 때문에 법적 최대 한계는 R_LDR = 4200 Ohms 일 때입니다. 그러나 LDR은 Wiki 페이지에 100lux에서 1K로 줄어드는 것으로 표시됩니다. 일반적인 제품의 경우 1k에서 2k로 확산).

Vin = 3.5V 인 라이트 값을 그래프에서 읽을 수 있습니다. 보다시피, LDR = 4k3 일 때, 럭스 레벨은 40에서 70 럭스 범위의 어딘가에 있습니다. LDR이 100 럭스에서 1K 인 것으로 나타나기 때문에 일부 opamps는 원하는 범위의 절반 미만을 측정 할 수 있습니다. 실제로 많은 opamp 가 3.5V 공통 모드 범위를 초과 할 수 있으며 측정 가능한 럭스 레벨이 더 높습니다.

LDR 선택 :

최대 럭스 레벨은 100 럭스로 표시됩니다. 그것은 읽기에 적합하지만 가정용 조명에 권장되는 수준보다 훨씬 낮은 수준입니다. 완전한 햇빛은 10 만 럭스이며 일반적으로 흐린 날이지만 완전히 폭풍이 아닌 날은 1 만 럭스 일 수 있습니다. 따라서 센서의 100 럭스 한계는 흥미로운 실험 목적으로 매우 낮은 것 같습니다. PCBA는 $ 5의 괜찮은 가격입니다 (Sparkfun과 같은 누군가는 훨씬 더 적은 것을 판매 할 것으로 예상되지만) 많은 경우 LDR을 구입하고 저항을 추가하고 opamp 버퍼없이 5V를 공급하면 똑같이 유용한 결과와 더 일반적으로 유용한 LDR을 선택할 수있는 능력.