【R课堂】实用光敏电阻—构建LDR光敏电阻电路实际操作指南

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这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。目录
1 实用光敏电阻
1.1 什么是LDR/光敏电阻？
1.2 您将要学习的内容

2 示例电路
2.1 模拟黑暗缓解器
2.1.1 BOM
2.1.2 开始构建！
2.2 数字黑暗缓解器
2.2.1 BOM
2.2.2 开始构建！

1 实用光敏电阻
1.1 什么是光敏电阻（LDR）？

LDR依赖于光电导性，就本项目来说，光电导性可以概括光敏电阻受到光线照射时具有低电阻值，没有受到光线照射时具有高电阻值。
在这两个临界点之间，有很大的空间来感知LDR所受到的实际光照强度。我使用的型号在完全无光的条件下电阻仅为~500千欧，在强烈的中午阳光下为~100欧姆。LDR的特点是其本身的温度会影响环境的温度，这导致光敏电阻不适合用于高精度光测量，但是还是可以用于很多应用程序中。
此外，请注意光敏电阻对光线变化的响应时间为~10ms，这也许会成为您应用中的影响因素。
另一个值得注意的事情是，LDR在较暗的环境下具有很高的电阻值，这种情况下您无法用手握住它们进行准确测量。您自身身体的电阻值相当高，约为2-3 兆欧，如果您用一只手握住一个万用表探头，触摸一根导线，同时与另外一个导线上的探头有皮肤接触，LDR将与您的身体并联连接。如果LDR会从手中滑脱，请使用灵活的钳形夹具。

在示例电路部分，我将演示路灯驱动的原理（在集中控制出现之前），以及许多其他需要感知光照强度的系统。需要提前说明的一点是，在一个复杂电路中，LDR无法只依靠自身来发挥作用，经常需要使用分压器，以在驱动FET和读取光照强度（例如使用了Arduino）时提供更好的粒度。分压器由两个串联的电阻组成。在这两个电阻之间，我们会测量出一个有用的电压值。尝试测量R1和R2之间的点，其中R1是串联电路中的第一个电阻，R2是第二个电阻。使用以下公式：

  V_out = V_in * ( R2 / ( R1 + R2 ) )For example:  V_out = 5 * ( 330 / ( 1000 + 330 ) ) = 1.24V

电路图如下：

实际上，如果您向该分压器输入5V，并测量从R1（1000欧姆）和R2（330欧姆）之间的点到接地点之间的点位，您将在万用表上读到~1.24V。

更有趣的是，如果R1像LDR那样在不同光照条件下具有可变电阻，并且R2是一个10千欧的电位计，那么您可以对分压器的输出电压进行微调，从而使输出电压在FET栅极/BJT基极或微控制器ADC的耐受电压范围内，并将保持足够的分辨率来确定LDR上的光照强度。
这有时候非常有用，比如使用耐压为1V的ESP8266 ADC的时候。基于atmega328p的Arduinos耐压不超过5V，而基于atmega168的Arduinos耐压不超过3.3V。如果您想通过Arduino 读取一个12V的信号，请使用分压器。
请注意，分压器不适合用于负载，仅可用于信号控制和测量。过大的负载将会对分压器产生影响并使电阻升温，好的方法是使用稳压器或降压转换器来降压，从而为负载提供稳定的电压。
红外Raspberry Pi NoIR相机模块使用了一个简单的分压器电路。它仅在环境光照强度达到一定值时才会打开其红外LED。您需要一个P沟道MOSFET或PNP晶体管以一种尽可能简单的方式来使用它。
实际应用中，您只需要知道P沟道MOSFET或PNP晶体管在其栅极或基极为高电平时会关闭就可以了。

有奖问答：高电平的电压值是可变的，但是在Arduinos上，通常施加_____或_____的电压就足以断开电路以及中断电子流动了。

Tips：点击阅读原文，获得答案

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