如何构建能够根据大气条件调整其亮度的光源

　　定时器IC555还没有死，这是因为它以低成本提供的扩展功能。无论是振荡器、定时器还是触发器，该芯片都可以很好地完成工作。在本文中，我们将了解如何构建能够根据大气条件调整其亮度的光源。换句话说，这个 LED 信标会在黑暗中明亮地亮起，而在日光下它会熄灭或产生最小的光。

　　该电路采用IC 555的PWM功能。对于那些不知道PWM是一种改变脉冲的关闭和开启时间的技术。这主要用于控制电机的速度，灯光强度和节省功耗。

　　在本电路中，我们将使用PWM来控制光的强度。为此，我们将生成一个高频方波并修改其标记和空间比或开/关时间。在这个高频信号中增加脉冲的导通时间会增加灯的亮度，而增加关时间会降低我们光的亮度。

　　测量 LDR 的电阻：

　　测量LDR在各种光照条件下的电阻。这一点很重要，因为不同制造商的电阻差异很大。因此，我测量了LDR在各种光照条件下的电阻（只是选择电路中的电容器和电阻值的粗略测量），并在下表中注明。

　　

　　请记住，如前所述，上述表格大致用于校准。但是，如果您需要非常准确地做到这一点，您可能需要使用照度计测量流明中的光强度，然后将其与相应的LDR电阻制成表格。在我看来，这个项目不需要高水平的准确性，所以我保持简单。

　　电路工作原理：

　　

　　要了解上述电路，最好阅读“定时器IC 555”的工作原理。在该电路中，该IC被连接为非稳态多谐振荡器，以产生一系列方波脉冲。该方波脉冲的产生取决于IC

6的两个引脚“阈值/第2引脚”和“触发/第555引脚”中的电压。输出将一直为高电平，直到阈值引脚中的电压达到所提供VCC的+《》/《》，一旦达到标记值，输出将切换为低电平。低电平状态将一直保持，直到触发引脚中的电压降至供电VCC的+《》/《》以下。

　　如上电路所示，这两个引脚连接到电容器的正极端子。因此，从某种意义上说，IC

555的输出状态取决于电容器两端的电压。当系统打开时，电容C1将通过LDR和二极管D1开始充电。众所周知，LDR中的电阻随着入射光强度的增加而降低。因此，在白天或光线充足的条件下，LDR的电阻会很低，这反过来又允许电容器快速充电到+《》/《》

Vcc。

　　由于二极管D1对电流的限制，电阻R2在为电容器充电时不会发挥作用。一旦电容电压达到+2/3

Vcc标记，输出将切换到低电平，进而激活引脚7中的内部放电晶体管。现在，电容器通过电阻R1放电，电容器两端的电压开始下降。输出中的低电平状态将一直保持，直到电容电压切换回高电平后达到+1/3

Vcc。这将关闭放电晶体管，整个循环重复。

　　指示灯：

　　

　　这部分非常简单，将生成的PWM信号馈送到晶体管的基极，并驱动连接到其集电极端子的LED。晶体管基极将通过此PWM信号激活，LED将在信号的ON时间段内激活。当由更高频率的PWM信号驱动时，LED是一个慢速元件，将表现出连续照明或非照明效果作为输出。那里有你的光响应

LED 信标.LED将消耗约60mA的电流。您可以增加 LED 的数量，以制造出强大的 LED 信标。

　　计算：

　　以下是有关该电路背后的计算的简要说明。我们需要固定R1和C1的值，因为这些分量的值决定了输出中PWM脉冲的频率和关断时间。我们需要一个高频脉冲，以避免输出中的闪烁。电容越小，电容器的充放电周期越快。所以我选择了

　　C1 = 0.22uF

　　我需要信标根据入射光在 LED

信标中产生衰落效果。所以我需要选择一个介于“人造光下”和“弱光条件下”之间的电阻值，所以我选择了47K，这将在PWM脉冲的ON和OFF周期之间提供良好的平衡，从而产生平滑的衰落效果。

　　为了确定各种条件的开和关时间，我们使用以下公式 T1 = 接通时间 ， T2 = 关断时间

　　T1 = 0.693 x LDR分辨率 x C1

　　T2 = 0.693 x R1 x C1

　　使用上述公式计算时间段、占空比和频率

　　i） 使用手电筒照明（高强度灯）

　　LDR分辨率 = 400 欧姆

　　T1 = 0.693 x 400 x 0.22uF

　　= 0.000069 秒

　　T2 = 0.693 x 47k x 0.22uF

　　= 0.0072 秒

　　计算PWM波的频率

　　总和 = 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，当周围的光线非常高时，导通时间非常低，为 0.84%，因此 LED 将处于非常暗淡的状态。

　　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%

　　以上两个条件是两个极端，正如您在计算中观察到的那样，该电路在不同的光照条件下在增亮和调光方面做得相当好。

　　用直流风扇替换 LED 信标：

　　

　　您可以通过用直流风扇替换 LED

来尝试此电路的另一种变体。该电路将以类似的性质工作，并根据入射到LDR上的光强度控制直流风扇的速度。当光强度较小时风扇会运行得更快，当强度高时风扇会运行得更慢.