使用惠斯通电桥的光探测器工作原理及电路图

“眼睛能感知心灵看到的东西。”像这个LDR（光相关电阻器）检测其感应范围内是否有任何光源。的确，您可以手动关闭和打开任何灯，但有时人类表现出粗心大意，这可能会导致电力浪费。为了克服这个问题，我们将向您展示如何制作光检测器电路（有助于感测光），您可以添加一个继电器来操作交流家用电器取决于光的感觉。虽然我们之前已经创建了一些光探测器电路，但这次我们使用惠斯通电桥概念来操作LDR。

必需组件

LDR

晶体管 （BC547）

LM741运算放大器集成电路

电位器 （10k）

电阻（10k，330欧姆）

指示灯（红色）

电池 （9v）

LDR （光相关电阻）

LDR是一种电阻器，其电阻随落在其上的光的强度而变化。它由半导体名称Cadmium sulfite组成。当天黑时，LDR的电阻以兆欧或千欧姆为单位，随着光线的下降，它会将其电阻从兆欧姆变为几百欧姆。它只是意味着光的存在降低了LDR的电阻，这就是它用于预测白天和黑夜的方式。

LDR的工作

LDR的工作原理是光导率，当光落在LDR表面时，LDR的电阻从它的高值开始下降，在LDR的黑暗电阻在兆欧姆的范围内，当入射到它的光电阻降低到几欧姆的范围。价带中的电子跳到导带，由于入射光中的光子能量高于半导体材料。

特征

电池电阻为 400 欧姆至 9 千克欧姆，当提供 1000 至 10 勒克斯时。

在黑暗中，电阻最小为一兆欧姆。

上升时间为2.8至18ms，下降时间为48至120ms。

具有宽范围的光谱响应

成本经济

高环境温度范围

应用

自动路灯

位置传感器

光强度计

防盗报警电路

与LED一起用作障碍物检测器

自动卧室灯

运算放大器 IC LM741

运算放大器是直流耦合高增益电子电压放大器。这是一个有8个引脚的小芯片。运算放大器IC用作比较器，用于比较两个信号，即反相和同相信号。在运算放大器 IC 741 中PIN2是反相输入端子，PIN3是同相输入端子。该IC的输出引脚为PIN6。该IC的主要功能是在各种电路中进行数学运算。

运算放大器内部基本上有电压比较器，它有两个输入，一个是反相输入，第二个是同相输入。当同相输入（+）的电压高于反相输入（-）的电压时，比较器的输出为高电平。如果反相输入（-）的电压高于同相端（+），则输出为低电平。

在我们的光检测器电路中，运算放大器IC分别通过PIN3和PIN2比较C点和D点的电压，因为我们知道如果PIN3处的电压大于PIN2，则PIN6处的输出将为高电平，反之亦然。当输出高电平时，LED 将开始发光。为了获得高输出，我们必须在LDR上入射光以降低其电阻，从而增加C点的电压。

晶体管 （BC547）

它是一个NPN晶体管，放大能力也很好，增益值为110至800。它允许 100mA 的最大电流流过集电极引脚，输入电流限值为 5mA 至基极引脚以进行偏置。当基极引脚保持接地时，晶体管移动到反向偏置状态并且不通过它传导电流（这是截止点），当电源提供给基极引脚时，它开始通过发射极传导到集电极（这是饱和点）。通过集电极-发射极和基极-发射极的正常电压范围分别为200和900mV。

在我们的电路中，晶体管用作LED的开关。当运算放大器的输出为高电平（意味着光指向LDR）时，然后馈送到晶体管的基极，然后通过集电极到发射极的电流开始流动。当运算放大器的输出为低电平（意味着其暗电平）时，晶体管保持关断状态，没有电流流过集电极到发射极，直到输出变为高电平。

 

引脚编号	引脚名称	描述
1	收藏家	电流流入集电极
2	基础	控制晶体管的偏置
3	发射	电流通过发射极排出

 

光探测器电路图：

使用惠斯通电桥的光探测器工作

正如我们在惠斯通电桥中所知，如果C点和D点之间的压降之差为零，则电阻R1和R2的比值等于电阻R3和R4的比值，其中R4是未知电阻，R1和R2是已知电阻，R3是电位计。

在我们的光检测器电路图中，惠斯通电桥由第一臂中的一个LDR和电位计以及第二臂中的两个已知10k欧姆电阻组成。当光入射到LDR上时，它的电阻变低，通过C点的电压比D点增加。

运算放大器IC LM741用于比较C点和D点的电压，如果C点的电压大于D点，则运算放大器提供高输出，如果D点具有更大的电压，则运算放大器提供低输出。当运算放大器输出为高电平时，它会打开晶体管，Led 开始发光（这意味着存在光），如果低电平，则运算放大器输出为低电平，晶体管保持关闭状态（这意味着它很暗）。