Comment convertir la lumière en électricité avec des circuits opérationnels simples

Voici votre chance pour convertir la lumière en électricité en utilisant des circuits opérationnels simples. Vous pouvez appliquer une approche similaire à développer des instruments qui mesurent autres variables physiques dans l'environnement, tels que la température et la pression.

Vous utilisez un transducteur d'entrée de transformer une grandeur physique en une grandeur électrique. UN photorésistance est un transducteur d'entrée qui convertit l'énergie lumineuse en une variation de la résistance, ce qui entraîne une variation du courant circulant dans le circuit. La lumière est, en fait, un signal électrique.

Supposons que vous avez affaire à une photorésistance qui a une valeur de résistance entre 20 M # 87- dans l'obscurité totale et 20 k # 87- # 32 dans la lumière vive. Si la photorésistance est un dispositif linéaire, puis de doubler la quantité de lumière double la quantité de tension. On peut donc modéliser une photorésistance en tant que résistance variable qui change de résistance en fonction de la quantité de lumière.

La figure suivante montre une photorésistance et un design complet d'un amplificateur opérationnel (ampli-op) circuit pour produire une tension de sortie vO.

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Utiliser l'analyse de circuit afin de faire apparaître que la tension de sortie amplificateur opérationnel vO est 0 volt dans l'obscurité totale et 5 volts en pleine lumière. En d'autres termes, montrent que la plage de tension de sortie varie de 0 à 5 volts. Voici comment:

  1. Déterminer la tension de sortie v2 à partir du transducteur.




    Pour déterminer la plage de la sortie v2 du transducteur (qui est, la tension entre les bornes A et B), vous pouvez utiliser l'équation diviseur de tension. Cette équation définit la tension de sortie égale à la tension d'entrée multipliée par le rapport de la résistance du dispositif de sortie (R2) De la résistance série totale (R1 + R2):

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  2. Déterminer la limite inférieure de v2.

    La limite inférieure de la tension de sortie v2 se produit en pleine lumière, lorsque la résistance de la photorésistance est à un minimum. Quand R# 50-# 32- # 61- # 32- # 50- # 48- # 32-k # 87-, la tension inférieure v2L est

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  3. Déterminer la limite supérieure de v2.

    La limite supérieure de la tension de sortie v2 se produit lorsque la résistance de la photorésistance est la plus élevée. Dans l'obscurité totale, R# 50-# 32- # 61- # 32- # 50- # 48- # 32-M # 87- # 32- # 61- # 32- # 50- # 48- # 44- # 48- # 48- # 48- # 32-k # 87- # 32- # 44- sorte que la tension supérieure v2U est

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    La tension de v2 varie de 5 à 10 volts.

  4. Simplifier le transducteur (le circuit de la source) en utilisant la technique de Th-233 # venin.

    La technique de Th-233 # venin réduit un circuit de source à une seule résistance RT et une source de tension unique vT. En utilisant le Th # 233-venin équivalent à simplifier le transducteur, vous obtenez une tension # 233-venin Th vT qui varie de 5 à 10 volts et une résistance # 233 Th-venin RT qui varie de 10 k # 87- # 32 à 20 k # 87- # 46;

  5. Analyser le circuit ampli-op (inversion de l'été).

    Le circuit ampli-op dans la figure suivante est une configuration typique d'un circuit d'été ampli-op inverseur. Dans ce circuit, il faut deux entrées: une provenant du transducteur et un autre provenant d'une source de 10 volts de tension. L'équation de l'amplificateur opérationnel inverseur est

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Parce que la plage de tension de v2 varie entre 5 et 10 volts, la plage de tension de sortie de l'additionneur inverseur va de 0 à 5 volts.

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