簡(jiǎn)單的環(huán)境光傳感器電路

　　人們越來(lái)越多地認為環(huán)境光是一種能源，可用于驅動(dòng)心率監控器、浴室燈具、遠程天氣傳感器和其他低功耗器件。對于能量采集系統，最關(guān)鍵的是精確測量環(huán)境光的能力。本設計思路將描述一種簡(jiǎn)單的低成本電路，可以根據環(huán)境光的強度按一定比例提供電壓。

　　所用傳感器是一款光敏電阻(LDR)——由RadioShack提供的276-1657型光敏電阻——其電阻隨環(huán)境光強度而變化，如圖1所示。其電阻值可從黑暗環(huán)境中的數百萬(wàn)Ω降低至亮光環(huán)境中的幾百Ω。該傳感器可以檢測到光線(xiàn)水平的大小波動(dòng)，能區分一個(gè)或兩個(gè)燈泡的亮度、直射陽(yáng)光、全黑或者中間水平。每種應用都需要適當的電路和物理設置，可能還需要進(jìn)行一定的校準，以滿(mǎn)足具體光照場(chǎng)合的需要。該傳感器可以裝在透明的防水外殼中，因此可用于各種天氣條件下的任何作業(yè)現場(chǎng)。

　　圖1.傳感器電阻與光線(xiàn)強度的關(guān)系

　　圖2.用簡(jiǎn)單電路測量光線(xiàn)強度

　　圖2所示電路根據輸入電壓和光線(xiàn)強度產(chǎn)生輸出電壓，光敏電阻充當AD8226儀表放大器(in-amp)的增益電阻。AD8226的傳遞函數為：

　　其中，G為電路增益，VIN+和VIN–分別為正負輸入的電壓，VREF為REF引腳的電壓。當負輸入和REF引腳接地時(shí)，VIN+應用于正輸入，增益為：

　　or

　　若LDR的值已知，則可轉換成光照水平。因此，在已知輸入電壓的情況下，任務(wù)就變成了對儀表放大器輸出進(jìn)行監控。VIN+可以是交流電壓、直流電壓或電源的一部分。請注意，增益精度取決于兩個(gè)內部調整薄膜電阻的精度。

　　這種電路通過(guò)將遠程測量的光敏電阻值轉換成電壓，為環(huán)境光的測量提供了一種極具成本優(yōu)勢的解決方案。我們選擇AD8226是因為它具有寬電源電壓工作范圍(2.7 V至36 V)、低靜態(tài)電流(不到500 µA，全電源電壓范圍)、軌到軌輸出和功能齊全等特性。該電路可使用任何增益電阻，從幾Ω到無(wú)窮大均可。日益下降的成本、不斷提升的性能使儀表放大器成為運算放大器的理想替代產(chǎn)品。

　　圖3所示為這種電路的典型響應，其中用100-mVp-p、900-Hz正弦波作為VIN+.從圖中可以看出，LDR在明亮和黑暗環(huán)境中的值為~840 Ω和~5500 Ω。利用LDR的校準，可以將這些電阻值換算成光線(xiàn)水平。

　　圖3.電路在明亮和黑暗環(huán)境條件下的房間中的性能