Светодиод и операционный усилитель: как услышать свет

Светодиод управляет сам собой

» Схемы » Светотехника

05-07-2017

Avago Technologies » HLMP-EG30-NR000

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2017

Howard Myers

EDN

С тех пор, как более 40 лет назад был изобретен светодиод, эффективность его излучения постоянно увеличивалась, и, хотя это может вас удивить, увеличение эффективности работало в двух направлениях. Некоторые яркие светодиоды, такие, например, как выпускаемые в пластмассовом корпусе приборы красного цвета свечения Avago HLMP-EG30-NR000, демонстрирует также высокую чувствительность к свету.

Схема на Рисунке 1 показывает, как можно заставить работать фотогальванические характеристики светодиода. В схеме могут использоваться и более старые светодиоды с меньшим световым выходом, но и светить они будут слабее.

В этой статье описана схема, в которой светодиод без помощи каких-либо датчиков света, кроме собственных характеристик, сам определяет, должен ли он включиться или выключиться. Когда вы затемняете светодиод, он включается, а когда освещаете – выключается.

Основными элементами схемы являются светодиод D1, микромощный операционный усилитель IC1, мультивибратор IC2A и транзисторный ключ Q1, управляющий током светодиода.

Рисунок 1. Эффективный светодиод образует сердце светочувствительной«загадочной лампы», не содержащей видимого фотоприемника.

В темноте фототок светодиодом не вырабатывается. При умеренном освещении, таком, какое обычно бывает внутри офиса или лаборатории, светодиод на нагрузке 4.7 МОм генерирует напряжение от 50 до 100 мВ.

Компаратор на операционном усилителе IC1 сравнивает напряжение, вырабатываемое светодиодом, с опорным пороговым напряжением, равным примерно 50 мВ.

Порогом чувствительности схемы можно управлять, изменяя сопротивления резисторов R1 и R2 в делителе напряжения, подключенном к выводу 2 компаратора.

При снижении окружающей освещенности генерируемое светодиодом напряжение уменьшается. Когда оно падает ниже порога 50 мВ, уровень выходного напряжения операционного усилителя становится низким, и перепад напряжения запускает мультивибратор IC2A.

Отрицательный импульс мультивибратора длительностью примерно 3 мс открывает транзистор Q1 и включает светодиод, после чего его выход возвращается в исходное состояние, и светодиод гаснет. В затемненной комнате светодиод периодически вспыхивает с частотой 200 Гц, выключаясь лишь на короткое время.

Благодаря высокой частоте вспышек свечение светодиода кажется постоянным.

При дневном свете потребляемый схемой ток в основном определяется делителем опорного напряжения компаратора:

Как в дневном, так и в ночном режиме, при единицах миллиампер, потребляемых включенным светодиодом, батарея емкостью 1 А×ч может обеспечивать схему питанием в течение нескольких месяцев.

Чтобы снизить рассеиваемую мощность, можно увеличить сопротивления резисторов R1 и R2.

Учитывая низкое значение и прерывистый характер потребляемого схемой тока, срок службы литиевой батарейки емкостью 1 А×ч должен приближаться к сроку ее годности.

Материалы по теме

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=336755

Операционные усилители. Виды и принцип действия. Питание

Операционные усилители являются одними из основных компонентов в современных аналоговых электронных устройствах. Благодаря простоте расчетов и отличным параметрам, операционные усилители легки в применении. Их также называют дифференциальными усилителями, так как они способны усилить разность входных напряжений.

Особенно популярно использование операционных усилителей в звуковой технике, для усиления звучания музыкальных колонок.

Обозначение на схемах

Из корпуса усилителя обычно выходят пять выводов, из которых два вывода – входы, один – выход, остальные два – питание.

Принцип действия

Существуют два правила, помогающие понять принцип действия операционного усилителя:

  1. Выход операционного усилителя стремится к нулевой разности напряжений на входах.
  2. Входы усилителя не расходуют ток.

Первый вход обозначен «+», он называется неинвертирующим. Второй вход обозначен знаком «–», считается инвертирующим.

Входы усилителя имеют высокое сопротивление, называемое импедансом. Это позволяет расходовать ток на входах в несколько наноампер. На входе происходит оценка величины напряжений. В зависимости от этой оценки усилитель выдает на выход усиленный сигнал.

Большое значение имеет коэффициент усиления, который иногда достигает миллиона. Это означает, что если на вход подать хотя бы 1 милливольт, то на выходе напряжение будет равно величине напряжения источника питания усилителя. Поэтому операционники не применяют без обратной связи.

Входы усилителя действуют по следующему принципу: если напряжение на неинвертирующем входе будет выше напряжения инвертирующего входа, то на выходе окажется наибольшее положительное напряжение. При обратной ситуации на выходе будет наибольшее отрицательное значение.

Отрицательное и положительное напряжение на выходе операционного усилителя возможно из-за использования источника питания, обладающего расщепленным двуполярным напряжением.

Питание операционного усилителя

Если взять пальчиковую батарейку, то у нее два полюса: положительный и отрицательный. Если отрицательный полюс считать за нулевую точку отсчета, то положительный полюс покажет +1,5 В. Это видно по подключенному мультиметру.

Взять два элемента и подключить их последовательно, то получается следующая картина.

Если за нулевую точку принять отрицательный полюс нижней батарейки, а напряжение измерять на положительном полюсе верхней батарейки, то прибор покажет +10 вольта.

Если за ноль принять среднюю точку между батарейками, то получается источник двуполярного напряжения, так как имеется напряжение положительной и отрицательной полярности, равной соответственно +5 вольта и -5 вольта.

Существуют простые схемы блоков с расщепленным питанием, использующиеся в конструкциях радиолюбителей.

Питание на схему подается от бытовой сети. Трансформатор понижает ток до 30 вольт. Вторичная обмотка в середине имеет ответвление, с помощью которого на выходе получается +15 В и -15 В выпрямленного напряжения.

Разновидности

Существует несколько разных схем операционных усилителей, которые стоит рассмотреть подробно.

Инвертирующий усилитель

Такая схема является основной. Особенностью этой схемы является то, что операционники характеризуются кроме усиления, еще и изменением фазы. Буква «k» обозначает параметр усиления. На графике изображено влияние усилителя в данной схеме.

Синий цвет отображает входной сигнал, а красный цвет – выходной сигнал. Коэффициент усиления в этом случае равен: k = 2. Амплитуда сигнала на выходе в 2 раза больше, сигнала на входе. Выходной сигнал усилителя перевернут, отсюда и его название. Инвертирующие операционные усилители имеют простую схему:

Такие операционные усилители стали популярными из-за своей простой конструкции. Для вычисления усиления применяют формулу:

Отсюда видно, что усиление операционника не зависит от сопротивления R3, поэтому можно обойтись без него. Здесь он применяется для защиты.

Неинвертирующие операционные усилители

Эта схема подобна предыдущей, отличием является отсутствие инверсии (перевернутости) сигнала. Это означает сохранение фазы сигнала. На графике изображен усиленный сигнал.

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя также равен: k = 2. На вход подается сигнал в форме синусоиды, на выходе изменилась только ее амплитуда.

Эта схема не менее простая, чем предыдущая, в ней имеется два сопротивления. На входе сигнал подается на плюсовой вывод. Для расчета коэффициента усиления требуется использовать формулу:

Из нее видно, что коэффициент усиления не бывает меньше единицы, так как сигнал не подавляется.

Схема вычитания

Эта схема дает возможность создания разности двух сигналов на входе, которые могут быть усилены. На графике показан принцип действия дифференциальной схемы.

Такую схему усилителя еще называют схемой вычитания.

Она имеет более сложную конструкцию, в отличие от рассмотренных ранее схем. Для расчета выходного напряжения пользуются формулой:

Левая часть выражения (R3/R1) определяет коэффициент усиления, а правая часть (Ua – Ub) является разностью напряжений.

Схема сложения

Такую схему называют интегрированным усилителем. Она противоположна схеме вычитания. Особенностью ее является возможность обработки больше двух сигналов. На таком принципе действуют все звуковые микшеры.

Эта схема показывает возможность суммирования нескольких сигналов. Для расчета напряжения применяется формула:

Схема интегратора

Если в схему добавить конденсатор в обратную связь, то получится интегратор. Это еще одно устройство, в котором используются операционные усилители.

Схема интегратора подобна инвертирующему усилителю, с добавлением емкости в обратную связь. Это приводит к зависимости работы системы от частоты сигнала на входе.

Интегратор характеризуется интересной особенностью перехода между сигналами: сначала прямоугольный сигнал преобразуется в треугольный, далее он переходит в синусоидальный. Расчет коэффициента усиление проводится по формуле:

В этой формуле переменная ω = 2πf повышается с возрастанием частоты, следовательно, чем больше частота, тем коэффициент усиления меньше. Поэтому интегратор может действовать в качестве активного фильтра низких частот.

Схема дифференциатора

В этой схеме получается обратная ситуация. На входе подключена емкость, а в обратной связи подключено сопротивление.

Судя по названию схемы, ее принцип работы заключается в разнице. Чем больше скорость изменения сигнала, тем больше величина коэффициента усиления. Этот параметр дает возможность создавать активные фильтры для высокой частоты.

Коэффициент усиления для дифференциатора рассчитывается по формуле:

Это выражение обратно выражению интегратора. Коэффициент усиления повышается в отрицательную сторону с возрастанием частоты.

Аналоговый компаратор

Устройство компаратора сравнивает два значения напряжения и переводит сигнал в низкое или высокое значение на выходе, в зависимости от состояния напряжения. Эта система включает в себя цифровую и аналоговую электронику.

Особенностью этой системы является отсутствие в основной версии обратной связи. Это означает, что сопротивление петли очень велико.

На плюсовой вход подается сигнал, а на минусовой вход подается основное напряжение, которое задается потенциометром. Ввиду отсутствия обратной связи коэффициент усиления стремится к бесконечности.

При превышении напряжения на входе величины основного опорного напряжения, на выходе получается наибольшее напряжение, которое равно положительному питающему напряжению. Если на входе напряжение будет меньше опорного, то выходным значением будет отрицательное напряжение, равное напряжению источника питания.

В схеме аналогового компаратора имеется значительный недостаток. При приближении значений напряжения на двух входах друг к другу, возможно частое изменение выходного напряжения, что обычно приводит к пропускам и сбоям в работе реле. Это может привести к нарушению работы оборудования. Для решения этой задачи применяют схему с гистерезисом.

Аналоговый компаратор с гистерезисом

На рисунке показана схема действия схемы с гистерезисом, которая аналогична предыдущей схеме. Отличием является то, что выключение и включение не происходит при одном напряжении.

Направление стрелок на графике указывает направление перемещения гистерезиса. При рассмотрении графика слева направо видно, что переход к более низкому уровню осуществляется при напряжении Uph, а двигаясь справа налево, напряжение на выходе достигнет высшего уровня при напряжении Upl.

Такой принцип действия приводит к тому, что при равных значениях входных напряжений, состояние на выходе не изменяется, так как для изменения требуется разница напряжений на существенную величину.

Такая работа схемы приводит к некоторой инертности системы, однако это более безопасно, в отличие от схемы без гистерезиса. Обычно такой принцип действия применяется в нагревательных приборах с наличием термостата: плиты, утюги и т.д. На рисунке изображена схема усилителя с гистерезисом.

Напряжения рассчитываются по следующим зависимостям:

Повторители напряжения

Операционные усилители часто применяются в схемах повторителей напряжения. Основной особенностью этих устройств является то, что в них не происходит усиления или ослабления сигнала, то есть, коэффициент усиления в этом случае равен единице. Такая особенность связана с тем, что петля обратной связи имеет сопротивление, равное нулю.

Такие системы повторителей напряжения чаще всего используются в качестве буфера для увеличения нагрузочного тока и работоспособности устройства. Так как входной ток приближен к нулю, а ток на выходе зависит от вида усилителя, то есть возможность разгрузки слабых источников сигнала, например, некоторых датчиков.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/operatsionnye-usiliteli/

Операционные усилители

Операционный усилитель — это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз.

Своё начало операционные усилители ведут от аналоговых компьютеров, где они применялись во многих линейных, нелинейных и частото-зависимых схемах.

Параметры схем с операционными усилителями определяются только внешними компонентами, а так же небольшой температурной зависимостью или разбросом параметров при их производстве, что делает операционные усилители очень популярными элементами при конструировании электронных схем.

Операционные усилители являются наиболее востребованными приборами среди современных электронных компонент, они находят своё применение в потребительской электронике, применяются индустрии и в научных приборах. Многие стандартные микросхемы операционных усилителей стоят всего несколько центов.

Но некоторые модели гибридных или интегрированных операционных усилителей со специальными характеристиками, выпускаемые мелкими партиями, могут стоить более сотни долларов.

Операционные усилители обычно выпускаются как отдельные компоненты, а так же они могут являться элементами более сложных электронных схем.

Операционный усилитель является разновидностью дифференциального усилителя. Другими разновидностями дифференциального усилителя являются:

  1. Полностью дифференциальный усилитель (это устройство похоже по принципу действия на операционный усилитель, но имеет два выхода);
  2. Инструментальный усилитель (он обычно состоит из трёх операционных усилителей);
  3. Изолированный усилитель (это усилитель похож на инструментальный, но он выдерживает такие высокие напряжения, которые могут вывести из строя обычный операционный усилитель);
  4. Усилитель с отрицательной обратной связью (обычно содержит один или два операционных усилителя и резистивную цепь обратной связи).
Читайте также:  Обзор зарядного устройства imax b6 (80 вт)

Выводы для подачи напряжения питания (VS+ и VS-) могут обозначаться по-разному. Невзирая на различное обозначение, их функция остаётся одной и той же — обеспечение дополнительной энергии для усиления сигнала. Часто на схемах эти выводы не изображают, чтобы не загромождать чертёж, и их наличие либо указывается отдельно, либо должно быть ясно из схемы.

Обозначения на схеме

Условные обозначения на схеме для операционного усилителя, изображённого на рисунке справа, следующие:

  • V+ — неинвертирующий вход
  • V- — инвертирующий вход
  • Vout — выход
  • VS+ — плюс напряжения питания
  • VS- — минус напряжения питания
Условное графическое обозначениеоперационного усилителя

Принцип действия

Дифференциальные входы усилителя состоят из двух выводов — V+ и V-, идеальный операционный усилитель усиливает только разницу напряжений между двумя этими входами, эта разница называется дифференциальным напряжением на входе. Напряжение на выходе операционного усилителя определяется формулой

Vout = AOL (V+ — V-)

где V+ — напряжение на неинвертирующем (прямом) входе, V- — напряжение на инвертирующем (инверсном) входе, и AOL — коэффициент усиления усилителя с разомкнутой петлёй обратной связи (то есть обратная связь от выхода ко входу отсутствует).

Операционный усилитель без отрицательной обратной связи (компаратор)

Значение коэффициента усиления у микросхем операционных усилителей обычно большое — 100000 и более, следовательно довольно небольшая разница напряжений между входами V+ и V- приведёт к появлению на выходе усилителя напряжения почти равному напряжению питания. Это называется насыщение усилителя.

Величина коэффициента усиления AOL имеет технологический разброс, поэтому не стоит использовать один операционный усилитель в качестве дифференциального усилителя, рекомендуется применять схему из трёх усилителей.

Без отрицательной обратной связи, и возможно при наличии положительной обратной связи, операционный усилитель будет работать как компаратор.

Если инвертирующий вход соединить с общим проводом (нулевым потенциалом) напрямую или через резистор, а напряжение Vin, поданное на неинвертирующий вход будет положительным, то выходное напряжение будет максимально положительным.

Если подать на вход отрицательное напряжение Vin, то на выходе напряжение будет максимально отрицательным. Поскольку с выхода на входы обратная связь отсутствует, то такая схема с разомкнутой цепью обратной связи будет работать как компаратор, коэффициент усиления схемы будет равен коэффициенту усиления операционного усилителя AOL.

Операционный усилитель с отрицательной обратной связью (неинвертирующий усилитель)

Для того, что бы работа операционного усилителя была предсказуемой, применяется отрицательная обратная связь, которая устанавливается путём подачи части напряжения с выхода усилителя на его инвертирующий вход. Эта замкнутая цепь обратной связи существенно снижает усиление усилителя.

При использовании отрицательной обратной связи общее усиление схемы значительно больше зависит от параметров цепи обратной связи, чем от параметров операционного усилителя. Если цепь обратной связи содержит компоненты с относительно стабильными параметрами, то изменения параметров операционного усилителя существенно не влияют на характеристики схемы.

Передаточная характеристика схемы с операционным усилителем определяется математически передаточной функцией. Проектирование схем с заданной передаточной функцией с операционными усилителями относится к области радиоэлектроники. Передаточная функция является важным фактором в большинстве схем, использующих операционные усилители, например, в аналоговых компьютерах.

Высокое входное сопротивление входов и низкое выходное сопротивление выхода является так же полезной особенностью операционных усилителей.

Например, если к неинвертирующему усилителю добавить отрицательную обратную связь (см. рисунок справа) с помощью делителя напряжения Rf, Rg, то это приведёт к снижению усиления схемы.

Равновесие восстановится тогда, когда напряжение на выходе Vout станет достаточным для того, что бы изменить напряжение на инвертирующем входе до напряжения Vin. Коэффициент усиления всей схемы определяется по формуле 1 + Rf/Rg.

Например, если напряжение Vin = 1 вольт, а сопротивления Rf и Rg одинаковые (Rf = Rg), то на выходе Vout будет присутствовать напряжение 2 вольта, величина этого напряжения как раз достаточная для того, что бы на инвертирующий вход V- поступало напряжение 1 вольт.

Так как резисторы Rf и Rg образуют цепь обратной связи, подключённой от выхода ко входу, то получается схема с замкнутой петлёй обратной связи. Общий коэффициент усиления схемы Vout / Vin называется коэффициентом усиления с замкнутой петлёй обратной связи ACL. Так как обратная связь отрицательная, то в этом случае ACL 

Источник: http://zpostbox.ru/operatsionny_usilitel.html

Операционный усилитель

Операционный усилитель – электронная схема усилителя на полупроводниках, в интегральном исполнении имеющего два балансных входа – прямой и инверсный, обладающий высоким коэффициентом усиления.

Интегральное исполнение подразумевает законченную конструкцию усилителя, размещённую в одном корпусе интегральной микросхемы (ИМС).

Применение операционных усилителей (ОУ) самое разнообразное – в усилителях различных сигналов, в генераторах сигналов, в частотных фильтрах звукового диапазона, в схемах контроля физических величин (температуры, освещённости, влажности, ветра), и т.д.

Работу операционного усилителя можно сравнить с аптекарскими, или технохимическими весами. Весы отклоняются в сторону той чаши, масса груза на которой больше.

Точно так же работает операционный усилитель, только «образно» правую чашу весов необходимо обозначить знаком «+», а левую обозначить знаком «-«, а измеряемую величину обозначить не граммами, а вольтами.

Как вы догадались, операционный усилитель сравнивает напряжения на его входах «+» — прямом и «-» — инверсном. Если напряжение прямого входа больше, чем инверсного, тогда на его выходе появляется положительное напряжение, в противном случае, когда напряжение инверсного входа больше, чем прямого, – на выходе операционного усилителя будет отрицательное напряжение.

Операционный усилитель на принципиальных схемах изображается так же, как на структурных схемах обозначается обыкновенный усилитель– большим треугольником. В последнее время всё чаще треугольник заменяют на обычный прямоугольник.

Предполагаю, это связано с удобством рисования схем, ведь правильный равнобедренный треугольник рисовать сложнее, чем прямоугольник. Для обозначения типа элемента, в прямоугольнике рисуется знак усилителя – маленький треугольник.

Операционный усилитель

Прямой вход операционного усилителя обозначается знаком «+», а инверсный вход отмечается знаком «-«. Следует знать, что в различной литературе встречается и другое обозначение: инверсный вход обозначается кружком. Это типовое обозначение знака инверсии, которое встречается и в цифровой электронике – логических элементах. Прямой вход не имеет в обозначении кружочка.

Аптекарские весы не способны показать насколько вес груза одной чаши отличается от веса груза другой чаши.

Для приблизительного наблюдения за разницей грузов иногда в технохимических весах используют совмещённые со стрелкой специальные отвесы, которые при этом снижают «чувствительность» весов к малым грузам.

Точно так же в операционный усилитель вводится отрицательная обратная связь, снижающая его чувствительность к входному сигналу – резистор обратной связи, соединяющий выход с инверсным входом операционного усилителя, как показано на рисунке выше.

Пример использования и работа операционного усилителя

Рассмотрим работу операционного усилителя на примере схемы, контролирующей температуру воздуха, или какого либо иного предмета, на который закрепляют терморезистор – чувствительный к температуре радиоэлемент, который уменьшает своё сопротивление при повышении температуры. Схема на операционном усилителе, измеряющая температуру и сигнализирующая о превышении заданного порога температуры изображена на рисунке.

Схема операционного усилителя

Входы операционного усилителя подключены к двум резистивным делителям напряжения питания, только один из них выполнен на линейных элементах – резисторах, а второй имеет в своём составе нелинейный элемент, изменяющий своё сопротивление в зависимости от температуры. Что такое делитель напряжения, Вы можете узнать в статье Делитель напряжения. По своей конструкции эти четыре резистора выполняют функцию измерительного моста.

Когда температура «нормальная», на средней точке «А» делителя R1 и R2 (инверсный вход ОУ) напряжение больше, чем на средней точке «В» делителя R3 и R4 (прямой вход ОУ), поэтому, на выходе операционного усилителя сигнал низкого уровня – напряжение минимально, транзистор закрыт, а лампочка VL1 не светится.

При повышении температуры сопротивление резистора R2 уменьшается, поэтому уменьшается и напряжение на средней точке «А» делителя R1 и R2.

Когда с повышением температуры сопротивление терморезистора упадёт до такого значения, при котором напряжение на средней точке «А» делителя R1 и R2 (инверсный вход ОУ) становится ниже, чем на средней точке «В» делителя R3 и R4 (прямой вход ОУ), на выходе операционного усилителя появится сигнал высокого уровня – напряжение станет максимально, транзистор откроется и лампочка загорится.

Изображённая на рисунке схема контроля температуры является реально действующей схемой, и правильно собранная – работает сразу. Порог температуры срабатывания устанавливается с помощью резистора R4. Питать её можно как от батарей элементов питания, так и от выпрямителей питания. Диапазон питающих напряжений может быть от 6, до 30 вольт.

Если терморезистор R2 закрепить на какой либо поверхности, например радиаторе охлаждения мощного транзистора, вместо лампочки применить обыкновенный компьютерный вентилятор (куллер) на напряжение 12 вольт, то схему можно использовать как устройство автоматического охлаждения чего либо, например мощного транзистора. Вентилятор будет запускаться при достижении определённой температуры, и останавливаться после охлаждения «объекта контроля».

Для снижения чувствительности операционного усилителя подобно специальным отвесам в аптекарских весах, применяется отрицательная обратная связь (ООС), которая выполняется на резисторе (на схеме это — R5). Резистор соединяет выход усилителя с инверсным входом.

При увеличении напряжения на выходе усилителя, выходное напряжение передается через резистор на отрицательный вход усилителя, заставляя его понизить выходное напряжение.

Чем меньше сопротивление резистора отрицательной обратной связи, тем выше обратная связь, а значит хуже коэффициент усиления операционного усилителя. Значение резистора обратной связи R5 для типа микросхемы предложенной на схеме может быть в пределах от 10 килоом, до 1,5 мегаома.

Отрицательная обратная связь делает график зависимости выходного напряжения от входного напряжения более пологим. Эта зависимость показана на левом рисунке-графике.

коэффициент усиления операционного усилителя

Если операционный усилитель используется для управления реле системы автоматики, или другой аппаратуры «не терпящей» частых перепадов напряжения, то для исключения частого переключения, или «дребезга» контактов, может использоваться не отрицательная, а положительная обратная связь (ПОС). В этом случае резистор обратной связи соединяет выход усилителя не с инверсным входом, а с прямым. Тогда, при увеличении напряжения на выходе усилителя, выходное напряжение передается через резистор на положительный вход усилителя, заставляя его ещё быстрее повысить выходное напряжение. При таком подключении, срабатывание, как на «включение», так и на «выключение» операционного усилителя происходит при большей разнице напряжений на входных делителях напряжения – разбалансировании измерительного моста, чем при отрицательной обратной связи. Характер переключения усилителя становится более «резким» — имеет более крутой фронт при «включении» и крутой спад при «выключении». Чем меньше сопротивление резистора положительной обратной связи, тем выше обратная связь, а значит больше коэффициент усиления операционного усилителя. Но учтите, чрезмерная положительная обратная связь вызывает искажения выходного сигнала и самовозбуждение операционного усилителя.

При положительной обратной связи (ПОС) появляется побочный эффект – «петля гистерезиса», при котором, включение усилителя происходит при большей разнице входных напряжений, а выключение – при значительно меньшей, по сравнению с усилителем с отрицательной обратной связью.

Чем сильнее ПОС, тем петля гистерезиса «прямоугольнее» (правый на рисунке график). Наличие сильной положительной обратной связи превращает схему в триггер Шмитта.

Поэтому такой вид обратной связи допускает значительный разброс температуры в системе автоматического регулирования температуры и не пригоден например, для инкубатора, у которого большой разброс температур не допустим.

Операционные усилители могут работать от источника однополярного питания, как было изображено ранее, но вообще они предназначены для двухполярного питания.

Двухполярное питание обязательно в тех схемах, в которых операционный усилитель измеряет как положительные, так и отрицательные напряжения, или измеряемые напряжения сопоставимы с «нулём», например в схемах усилителей гармонического сигнала.

В случае двухполярного питания, выходное напряжение операционного усилителя в зависимости от входного сигнала может изменяться в пределах от «-» питания, до «+» питания.

Читайте также:  Простые пробники транзисторов без выпаивания из схемы

В отдельных типах операционных усилителей при двухполярном питании имеется возможность регулировки «баланса нуля» — состояния, когда при отсутствии входного сигнала на обоих входах, на его выходе не положительное и не отрицательное напряжение, а равно нулю. Для этого имеются специальные выводы микросхем ОУ, куда подключается подстроечный резистор регулирующий баланс нуля.

Ко всем операционным усилителям, работающим в режиме усиления гармонических сигналов для устранения нелинейных искажений, могут подключаться дополнительные элементы – фильтры, состоящие, как правило, из конденсаторов и резисторов. Для каждого типа операционного усилителя схема фильтра своя. Как правило, она приводится в справочниках.

Специально для вас сейчас мы разрабатываем практикум по операционным усилителям, чтобы каждый мог на практике закрепить работу с данным полезным видом микросхем.

Источник: https://meanders.ru/oper_usilitel.shtml

Измерение пульсаций светодиодных ламп, простой метод (UPD: +Video)

На днях приехали фотодиоды SFH229, и удалось собрать небольшой макетик показывающий (с помощью  осциллографа) уровень пульсаций.

По сути использован  операционный усилитель с ограничителем коэффициента усиления для очень большого входного сигнала. Тип элементов я не выбирал, а позаимствовал отсюда. Базовый принцип состоит в пересчете тока фотодиода в напряжение на выходе операционного усилителя:

Операционный усилитель я взял другой, нежели на схеме (там rail-2-rail, мне пока не надо такого), в корпусе дип8 и типа LM358, а также поднял напряжение питание до 5-ти вольт. Просто так удобней паять на макетной плате.

С помощью такого фотоусилителя можно посчитать абсолютный коэффициент пульсаций по формуле Kабс2 — 1 — Umin/Umax (отсюда).

Это один из методов расчета и очевидно, что для его более точного значения надо усреднять данные путем разложения кривой на мелкие промежутки, что естественно при использовании в микропроцессорных системах.

Однако лично для меня такой метод хорош тем что мой портативный осциллограф показывает и минимальное и максимальное значение напряжения с цифровом виде, что все ускоряет.

Хотя можно использовать и программы для обработки графиков, для получения более точных данных.

Итак, для начала вот как выглядит тестовый макет, собранный на макетной плате. Дополнительные детали справа — это стабилизатор 7805, я вначале пробовал запитать это от лабораторного блока.

но потом бросил эту затею, слишком были высокие всплески в результате. Вешаю лампу на расстоянии около 40см над центром фотодиода, выключаю свет стола, и оставляю только слабый верхний.

Осциллограф включаю в режиме постоянного напряжения, чтобы видеть постоянную составляющую. 

Протестировал пару ламп, попавшихся под руку.

И получаем вот такое для верхней лампы, не имеющей импульсного преобразователя. Частота пульсаций ожидаемо — 100гц. Абс. коэффициент = 1-122/314 = 61%. Для второй лампы, частота пульсаций выше так как там стоит импульсный преобразователь, и равняется около 40 кгц. Абсолютный коэффициент пульсаций — 33%.

А вот уровень пульсаций моей самодельной лампы, которая собрана на основе 30-ти ваттных драйверов и 3-х ваттных светодиодов и установлена над рабочим столом мастерской. Коэффициент — 3,5%.Результат довольно необычный, так как я ожидал, что пульсации света от лампы над столом будут значительно выше.

Конечно, это первоначальные данные и не следует к ним относиться как к абсолютно точным.

Но, думаю, данная статья даст немного понятия про то, что коэффициент пульсаций совершенно невозможно определить по внешнему виду драйвера.

К сожалению можно лишь констатировать, что конденсаторные выпрямители с минимальным выпрямительным конденсатором имеют очень посредственные характеристики. Все остальное — требует измерений.

UPD. Снял видео про тест пульсаций.

Источник: http://publikz.com/blog_22529

Схемы включения операционных усилителей без обратной связи

Для этого понадобится немного: собственно операционный усилитель, блок питания с напряжением 9…25В, несколько резисторов, пара светодиодов и вольтметр (цифровой мультиметр).

Из светодиодов и резисторов собирается простейший логический пробник, как показано на рисунке 1.

При подаче на вход пробника положительного напряжения (можно даже подать +U) светится красный светодиод, а если вход соединить с общим проводом, то зажжется зеленый. С помощью такого пробника состояние выхода испытываемого операционного усилителя становится наглядным и понятным.

В качестве подопытного «кролика» подойдет любой, не особо качественный и дорогойоперационный усилитель, например КР140УД608(708) в пластмассовых корпусах либо К140УД6(7) в круглых металлических.

Рисунок 1. Схема простого логического пробника

Следует при этом отметить, что несмотря на разные корпуса, цоколевка этих микросхем одинакова и соответствует показанной на схемах ниже. Чаще случается, что цоколевка пластмассовых и металлических корпусов не совпадает, хотя по сути дела это одинаковые микросхемы.

Сейчас большая часть операционных усилителей, особенно импортных, выпускаются в пластмассовых корпусах, и все работает хорошо и прекрасно, и никакой путаницы с цоколевками.

А раньше такие «пластмассовые» микросхемы у специалистов презрительно назывались «ширпотребовскими».

Рисунок 2. Схема на операционном усилителе

Для первых опытов соберем схему, показанную на рисунке 2. Здесь сделано не так уж много: к однополярному источнику питания подключен собственно операционный усилитель и показанный на рисунке 1 логический пробник. Напряжение питания +U однополярное величиной 9…30В. Величина напряжения в наших опытах особого значения не имеет.

Вот тут может возникнуть вполне законный вопрос: «Почему же пробник логический, ведь операционный усилитель аналоговый элемент?».

Да, но в данном случае операционный усилитель работает не в режиме усиления, а в режиме компаратора, и на выходе имеет всего два уровня.

Напряжение близкое к 0В, называется логическим нулем, а напряжение близкое к +U логической единицей. В случае двухполярного питания логическому нулю соответствует напряжение близкое к –U.

При подаче напряжения питания один из светодиодов обязательно должен засветиться. На вопрос какой, красный или зеленый ответить нельзя, поскольку все зависит от параметров конкретного операционного усилителя и от внешних условий, например от сетевых наводок. Если взять несколько однотипных ОУ, то результаты будут самые различные.

Напряжение на выходе операционного усилителя контролируется вольтметром: если светится красный светодиод, то вольтметр покажет напряжение близкое к +U, а в случае свечения зеленого светодиода напряжение будет почти нулевое.

Теперь можно попробовать подать на входы какие-нибудь напряжения и посмотреть по индикаторам и вольтметру как будет вести себя операционный усилитель.

Проще всего подать напряжения коснувшись одним пальцем по очереди каждого входа операционного усилителя, а другим одного из выводов питания.

При этом должно измениться свечение пробника и показания вольтметра. Но этих изменений может и не произойти.

Все дело в том, что некоторые операционные усилители рассчитаны на то, что напряжение на входах находится в определенных пределах: несколько выше, чем напряжение на выводе 4 и несколько ниже, чем напряжение питания на выводе 7. Это «несколько ниже, выше» составляет 1…2В. Чтобы продолжить опыты, выполнив указанное условие, придется собрать чуть более сложную схему, показанную на рисунке 3.

Рисунок 3.  Схемы включения операционного усилителя без обратной связи 

Теперь напряжение на входы подается с помощью переменных резисторов R1, R2, движки которых следует перед началом измерений установить вблизи среднего положения. Вольтметр теперь переместился в другое место: он будет показывать разность напряжений между прямым и инверсным входами.

Лучше, если этот вольтметр будет цифровой: полярность напряжения может изменяться, на индикаторе цифрового прибора покажется знак «минус», а стрелочный прибор просто «зашкалит» в обратную сторону.

(Можно применить стрелочный вольтметр со средней точкой шкалы.) К тому же входное сопротивление цифрового вольтметра намного выше, чем у стрелочного, следовательно результаты измерений получатся точнее.

Состояние выхода будем определить по светодиодному индикатору.

Здесь уместно дать такой совет: лучше эти простые опыты проделать своими руками, а не просто прочитать и решить, что все просто и понятно. Это как прочитать самоучитель игры на гитаре, при этом гитару не взяв ни разу в руки. Итак, начнем.

Первое, что надо сделать это установить движки переменных резисторов примерно в среднее положение, при этом напряжение на входах операционного усилителя близко к половине напряжения питания. Чувствительность вольтметра следует сделать максимальной, но, возможно, не сразу, а постепенно, чтобы не спалить прибор.

Предположим, что на выходе операционного усилителя низкий уровень, светится зеленый светодиод. Если это не так, то такого состояния можно добиться, вращая переменный резистор R1 таким образом, чтобы движок перемещался вниз по схеме — можно практически до 0В.

Теперь с помощью переменного резистора R1 начнем прибавлять напряжение на прямом входе операционного усилителя (вывод 3), наблюдая за показаниями вольтметра.

Как только вольтметр покажет положительное напряжение (напряжение на прямом входе (вывод 3) больше, чем на инверсном (вывод 2)) зажжется красный светодиод.

Следовательно напряжение на выходе операционного усилителя высокое или, как условились ранее, логическая единица.

Небольшая справка

Точнее даже не логическая единица, а высокий уровень: логическая единица обозначает истинность сигнала, мол, событие произошло. Но эта истинность, эта логическая единица может быть выражена и низким уровнем.

В качестве примера можно вспомнить интерфейс RS-232, в котором логической единице соответствует отрицательное напряжение, в то время как логический ноль имеет положительное напряжение.

Хотя в других схемах логическая единица чаще всего выражается высоким уровнем.

Продолжим научный опыт. Начнем осторожно и медленно вращать резистор R1 в обратную сторону, следя за показаниями вольтметра. В определенный момент он покажет ноль, но красный светодиод еще будет светиться. Поймать положение в котором оба светодиода погашены вряд ли удастся.

При дальнейшем вращении резистора полярность показаний вольтметра также изменится на отрицательную. Это говорит о том, что напряжение на инверсном входе (2) по абсолютному значению выше, чем на прямом входе (3).

Зажжется зеленый светодиод, что говорит о низком уровне на выходе операционного усилителя.

После этого можно продолжать вращать резистор R1 в том же направлении, но изменений никаких не произойдет: зеленый светодиод не погаснет и даже нисколько не изменит яркость.

Такое явление имеет место когда операционный усилитель работает в режиме компаратора, т.е. без отрицательной обратной связи (иногда даже с ПОС).

Если же ОУ работает в линейном режиме, охвачен отрицательной обратной связью (ООС), то при вращении движка резистора R1 напряжение на выходе меняется пропорционально углу поворота, читай разности напряжений на входах, а вовсе не ступенькой. В этом случае яркость светодиода можно изменять плавно.

Из всего сказанного можно сделать вывод: напряжение на выходе операционного усилителя зависит от разницы напряжений на входах. В случае, когда напряжение на прямом входе выше, чем на инверсном, выходное напряжение имеет высокий уровень. В противном случае (напряжение на инверсном выше, чем на прямом) на выходе уровень логического нуля.

В самом начале этого эксперимента было рекомендовано установить движки резисторов R1, R2 приблизительно в среднее положение.

А что будет, если первоначально установить их на третью часть оборота или на две трети? Да собственно ничего не изменится, все будет работать также, как было описано выше.

Из этого можно сделать вывод, что сигнал на выходе операционного усилителя не зависит от абсолютного значения напряжений на прямом и инверсном входах. А зависит только от разницы напряжений.

Из всего сказанного можно сделать еще один важный вывод: операционный усилитель без обратной связи представляет собой компаратор – сравнивающее устройство. В таком случае на один вход подается опорное или образцовое напряжение, а на другой напряжение, величину которого надо контролировать. На какой вход подавать опорное напряжение решается в процессе разработки схемы.

В качестве примера на рисунке 4 показана схема интегрального таймера NE555, на входе которого имеются сразу 2 внутренних компаратора DA1 и DA2.

Рисунок 4. Схема интегрального таймера NE555

Их назначение — управление внутренним RS триггером. Логика управления достаточно проста: логическая единица с выхода компаратора DA2 устанавливает триггер в единицу, а логическая единица с выхода компаратора DA1 сбрасывает триггер.

На резисторах R1…R3 собран делитель, подающий опорные напряжения на входы компараторов. Все три резистора имеют одинаковые сопротивления (5Ком), формирующие напряжения 2/3 и 1/3 напряжения питания, которые поданы, соответственно, на инвертирующий вход DA1 и на неинвертирующий вход DA2.

В плане того, что было написано выше, получается, что логическая единица на выходе компаратора DA1 получится в том случае, если входное напряжение на прямом входе превысит опорное на инверсном (2/3Uпит.), триггер сбросится в ноль.

Для того, чтобы установить триггер в 1, требуется получить высокий уровень на выходе внутреннего компаратора DA2. Такое состояние будет достигнуто когда уровень напряжения на инверсном входе DA2 будет меньше 1/3Uпит. Именно такое опорное напряжения подано на прямой вход компаратора DA2.

Здесь не ставится цель описания интегрального таймера NE555, просто в качестве примера использования ОУ показаны входные компараторы, спрятанный внутри микросхемы. Для тех, кому интересно применение таймера 555, можно рекомендовать для прочтения статью «Интегральный таймер NE555».

Читайте также:  Как электричество приходит в наш дом?

Источник: http://www.alprof.info/articles/opisanie/shemi_vkliucheniia_operacionnih_usiliteleiy_bez_obratnoiy_sviazi/

Светодиод и операционный усилитель: как услышать свет

Недавно на каком-то сайте (может даже на этом) я прочитал удивительную вещь: оказывается, светодиод можно использовать как фотодиод, если включить его в обратной полярности! Проверить было очень легко — мультиметр показывал, что сопротивление действительно падает, если на светодиод посветить. Что ж, прекрасно.

С фотодиодами или фоторезисторами пока работать не доводилось — честно говоря, понятия не имею, какие покупать, но руки-то чешутся! Возникало море идей, от попытки «поймать» частоту мерцания ламп накаливания и проверить, заметно ли меньше мерцают галогенки, до передачи аудиосигнала, а то и цифровых данных, по лазерному каналу.

Первое, кстати, я в тот же вечер реализовал на Ардуино, заодно попрактиковавшись строить графики сигналов в EasyPlot, а до последнего руки так и не дошли (пока). Зато есть нечто промежуточное: давно хотел попрактиковаться с операционными усилителями, и вообще с аналоговыми сигналами, и новый осциллограф потестить.

Значит, будем «ловить» мерцание лампочек, и усиливать его.

После вечера-другого мучений, на свет родилась следующая схема:

Печатной платы, кстати, не будет — схема имеет исключительно образовательную ценность, до смешного проста, и так и просит о какой-нибудь доработке, полосовом фильтре, например. Поэтому собирать её рекомендую на макетной плате (которая по-английски называется breadboard). Экономит кучу времени, помимо прочего.

Выглядит это всё вот так:

Теперь о работе схемы. Напряжение с делителя 10МОм/светодиод (примерно 2В из 9) подаётся на операционный усилитель, включенный в качестве повторителя.

При этом напряжение на выходе в точности равно напряжению на входе, но выходное сопротивление уже не десяток мегаом, а равно таковому у операционного усилителя (десятки — сотни Ом).

Без этого номиналы всех остальных резисторов пришлось бы подбирать так, чтобы они не нарушали работу схемы, а теперь об этом можно не думать. Можно было бы и по-другому сделать, конечно, но речь не об этом.

Следующая стадия — уже усилитель, коэффициент усиления которого определяется величиной отрицательной обратной связи. R5 и R7 эту обратную связь и образуют. Только в отличие от классической схемы, рисуемой в учебниках,

Здесь R7 идёт не на землю, а на делитель напряжения на двух резисторах, выдающих примерно 4,5В. Таким образом выходной сигнал будет колебаться не около нуля (что приведёт к «обрезанию» всего, что ниже нуля.

то есть примерно нижней половины колебаний — из-за того, что ОУ при однополярном включении не может выдавать отрицательного напряжения), а около половины напряжения питания. Такое же напряжение (постоянное) будет поддерживаться резистором R4 на неинвертирующем («плюсовом») входе.

В итоге постоянное напряжение на обоих входах ОУ равно — это важно! Но на неинвертирующий вход подаётся сигнал, который и будет усиливаться, при номиналах указанных на рисунке — примерно в 60 раз.

Теперь это уже можно посмотреть на любом осциллографе, или померять мультиметром амплитуду переменного напряжения… Но гораздо интереснее подключить сюда наушники или колонки. Через разделяющий конденсатор, конечно.

У схемы есть одно приятное свойство — номиналы здесь совершенно несущественны! Можно брать практически любые, какие есть, но поддерживая хотя бы примерно их соотношение между собой.

 Кстати, самое сложное (если это слово вообще здесь уместно) — подобрать подходящий светодиод. Они, как оказалось, отличаются по параметрам: красный сильно шумел, а ультрафиолетовый вообще отказывался реагировать на свет.

Можно поэспериментировать, и с номиналами тоже.

Как должно быть видно на видео, в итоге можно услышать свет настольной лампы — это гул частотой 100Гц. ЭСЛ-ка «шумит» сильнее, чем галогенка из-за встроенного генератора высокой частоты.

Но сильнее всего шумел китайский светодиодный фонарик, включенный в половинную мощность (есть у него такой режим). Эта самая половинная мощность реализуется с помощью ШИМ, простыми словами — за счёт мерцания с частотой порядка килогерца.

Вот так, после того, как узнаешь — совершенно очевидно, а до этого сам бы не догадался, как это реализовано…

Скачать список элементов (PDF)

Источник: http://cxem.gq/beginner/beginner125.php

Светодиод как источник и как сенсор света | Digital Chip — Цифровые устройства

На дворе в разгаре лето, а у меня в разгаре ремонт. Делаю ремонт в ванной. Выложил кафелем стены, на пол плитку положил. Заменил умывальник, сантехнику и т.д.

Пока в тесной ванной работал, потел и пыхтел «как паровоз». А все потому, что вентиляции не было принудительной, а той, что была — обычная вытяжная — не хватало.

Пришлось мне купить вытяжной вентилятор и поставить его в вентиляцию. Работа пошла бодрее.

Когда я посетил магазин, что бы купить вентилятор я просто выпал в осадок от цен. А-б-а-л-деть! Ни хрена себе цены! И если за просто  вентилятор с выключателем-веревочкой требовали около полутора тысяч деревянных, то за автоматические вентиляторы (с простым таймером) там цены были выше в несколько раз.

Не, у меня как бы были деньги на ремонт, я мог себе позволить купить такие вентиляторы. Но маленькое квакающее зеленое земноводное внутри сказало мне, что ну ка нахер таких продавцов с таким товаром и такими ценами на него. Пришлось искать. И вот слоняясь по магазинам нашел более менее приемлемый вариант.

Обычный 125мм вентилятор без всяких таймеров и выключателей за 400 «дров». От мотора отходило два провода на клемник и все.

Вот его и поставил в ванную. А что б можно было включать и выключать его, прицепил к нему временно обычный выключатель. Зашел в ванную, включил вентилятор, поработал, выключил, вышел. Пару раз забывал выключить. Уходил из дома на несколько часов, а вентилятор маслал впустую. И вот тут меня посетила гениальная мысль: надо это дело  автоматизировать!

Начал думать, что можно сделать, как должно работать. В голову пришли несколько вариантов подключения вытяжного вентилятора. Один из вариантов, подключить вентилятор параллельно лампочке, и теперь, пока горит свет в ванной, вентилятор вращается.

Плюсы: никакого геморроя с подключением
Минусы: если нужно просто проветрить ванную комнату, то что бы работал вентилятор, должен быть включен свет.
Вывод: не наш метод.

Второй вариант тоже простой. Сделать отдельный выключатель на вентилятор.
Плюсы: простое подключение. Вентилировать ванную можно при выключенном свете.

Минусы: придется приходить через какое-то время и выключать вентилятор, а это можно забыть сделать, соответственно, вентилятор будет работать до победного конца.

Вывод: не наш метод.

Хотелось автоматизации, руки чесались попаять, а пальцы — попрограммировать. Поэтому было принято решение — автоматизировать! По принципу: открыл дверь, зашел в ванную, вентилятор через какое-то время сам включился.

Вышел из ванной, закрыл дверь, вентилятор какое-то время поработал, а потом сам выключился. Примерно так. Вообще можно много разных алгоритмов использования придумать. Но это уже потом буду экспериментальным способом подбирать.

А сейчас надо продумать структуру автомата.

Итак, задача определить момент, когда человек открыл и закрыл дверь. Путей решения несколько. Как один из вариантов, поставить геркон (или датчик Холла) и магнит на дверь. Но придется тащить дополнительные провода, а этого делать не хочется.

Еще можно подключится к лампочке и определять наличие напряжение на ней. Есть напряжение на лампочке — дверь открыта, человек вошел в ванную. Нет напряжения — человек вышел из ванной, закрыл дверь и выключил свет. Минусы в таком варианте тоже есть.

Тут опять промелькнула мысль, что можно использовать фотодатчик для определения наличия света в ванной. Но, к сожалению, у меня нет в наличии ни фоторезистора, ни фототранзистора, ни фото еще чего-нибудь. И снова промелькнула мысль, что многие физические процессы обратимы. Например, мотор можно использовать и как мотор, и как генератор.

Пьезодатчик можно использовать и как датчик, и как излучатель. Наушник можно использовать как наушник, и как микрофон. И так далее. Когда то я мельком видел в интернетах статью, в которой говорилось, что явление излучения света светодиодом тоже обратимо. Где та статья не помню, в закладках не сохранил. Но идеей загорелся. Пособирал информацию.

Решил попробовать потестировать, как это все работает.

Но, как назло, все макетные платы были заняты собранными какими-то устройствами. Разбирать и освобождать макетную плату не хотелось и было лень. И вот на досуге пролистывая свой блог, натолкнулся на статью про Лаунчпад и среду программирования Energia. Эта макетка как раз лежала без дела. Поэтому я решил поэкспериментировать на ней.

Схема всего этого дела простейшая — макетка, резистор, светодиод. Все соединить последовательно. Вот фото:

Launchpad — Детектор света из светодиода

Вот и вся схема. Светодиод — обычный красный нонейм светодиод, выковырянный фиг знает откуда. Резистор 68 Ом. Для удобства припаял резистор к ноге светодиода и к разъему PBS . Подключил к пинам: анод на резистор и на P1.3 (PIN1), катод на  P1.4 (PIN2).

Опередить, где у светодиода катод/анод можно двумя способами: у новых, свежекупленных светодиодов у анода («плюс») более длинный вывод.

Если выводы светодиода укорочены, то определить можно по срезанной грани на боку светодиода, там где срезано, там катод («минус») (подробнее про светодиоды).

Светодиод будет светится только в том случае, если на светодиод подано прямое напряжение, т.е. на катод подан «минус» (земля), а на анод подан «плюс» (положительное питание).

Если подать наоборот, то никакого свечения не будет, а если превысить допустимое обратное напряжение, то светодиод вообще сгорит. Мы будем подавать положительное напряжение на PIN2 и низкое напряжение в PIN1. Таким образом на светодиод будет подано допустимое обратное напряжение.

Разумеется, светодиод светиться не будет, но будет заряжаться паразитная ёмкость соединения светодиода и ног микроконтроллера LaunchPad.

Макетная схема на LaunchPad MSP430

Потом мы переключим ногу контроллера на вход и посчитаем, за какое время емкость разрядится до уровня логической единицы. Это время зависит от освещенности. Чем темнее, тем дольше будет разряжаться емкость.

Далее я открыл среду программирования Energia и набросал вот такой скетч:

//*************************************************************************** //  Author(s)…: Chiper //  URL(s)……: digitalchip.ru //  Device(s)…: MSP430 LaunchPad //  Description.: Фотосенсор на светодиоде //  Data……..: 22.06.2013 //*************************************************************************** //  Notice:  //*************************************************************************** // // Настройки  #define LED_N_SIDE P1_3 #define LED_P_SIDE P1_4 #define LED_NIGHT   RED_LED   #define LED_DAY     GREEN_LED   #define BLINK_SPEED     15 #define LIGHT_THRESHOLD 1500 //*************************************************************************** #define STATUS_NIGHT 0 #define STATUS_DAY   1 unsigned int STATUS = 0; unsigned int i=0; void setup() {   Serial.begin(9600);   Serial.println(«LIGHT SENSOR TEST TIMING»);   Serial.println(«http://digitalchip.ru»);   Serial.println(«————————-«);   pinMode(LED_NIGHT,OUTPUT);   pinMode(LED_DAY,OUTPUT); } void loop() {   unsigned int j;   // Обеспечиваем обратное включение светодиода, заряжая паразитную ёмкость   // ног микроконтроллера и светодиода   pinMode(LED_N_SIDE,OUTPUT);   pinMode(LED_P_SIDE,OUTPUT);   digitalWrite(LED_N_SIDE,HIGH);   digitalWrite(LED_P_SIDE,LOW);   // Изолируем pin 2 от светодиода   pinMode(LED_N_SIDE,INPUT);   digitalWrite(LED_N_SIDE,LOW); // Отключаем втроенный в МК подтягивающий резистор   // Считаем сколько требуется времени на разряд до логического нуля   j=0;   while(digitalRead(LED_N_SIDE)!=0) j++;   // Определяем, превысило ли время указанный порог и принимаем решение, какой   // светодиод зажечь   if (j < LIGHT_THRESHOLD) STATUS=STATUS_DAY; else STATUS=STATUS_NIGHT;   // Выводим результат измерения на UART   Serial.println(j);   // Гасим светодиоды, которые обозначают превысил уровень освещенности порог   digitalWrite(LED_NIGHT,LOW);   digitalWrite(LED_DAY,LOW);   // Если превысили порог, зажигаем зеленый светодиод, иначе — красный   if (STATUS) digitalWrite(LED_DAY,HIGH); else digitalWrite(LED_NIGHT,HIGH);   // Мигаем светодиодом-сенсором   // Выводы на выход   pinMode(LED_N_SIDE,OUTPUT);   pinMode(LED_P_SIDE,OUTPUT);   digitalWrite(LED_N_SIDE,LOW);   digitalWrite(LED_P_SIDE,LOW);   // Сичитаем задержку и подаем на светодиод прямое напрядение   i++;   if (i > BLINK_SPEED) i=0;   if (i == BLINK_SPEED) digitalWrite(LED_P_SIDE,HIGH);   delay(100); // Пауза }

Смысл сего прост. Постоянно определяем уровень освещенности. Если уровень превысил заданный порог, зажигаем зеленый светодиод, иначе зажигаем красный. Ну и параллельно этому мигаем светодиодом-сенсором, показывая, что мы работаем. Уровень освещенности, который мы определили, выводится в UART. Вот собственно и все.

Видео:

Скачать файлы

Источник: http://digitalchip.ru/svetodiod-kak-istochnik-i-kak-sensor-sveta

Ссылка на основную публикацию