Cómo convertir la luz en electricidad con los circuitos operacionales simples
Video: TUTORIAL. ELECTRÓNICA ANALÓGICO: SENSOR DE LUZ CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL.AVI
Esta es su oportunidad de convertir la luz en electricidad utilizando circuitos operacionales simples. Se puede aplicar un enfoque similar para desarrollar instrumentos que miden otras variables físicas en el medio ambiente, como la temperatura y la presión.
Se utiliza una transductor de entrada para convertir una variable física en una variable eléctrica. UN fotorresistencia es un transductor de entrada que convierte la energía luminosa en un cambio en la resistencia, lo que resulta en un cambio en la corriente que fluye en el circuito. La luz es, de hecho, una señal eléctrica.
Supongamos que usted está tratando con una fotorresistencia que tiene un valor de resistencia entre 20 MW en total oscuridad y 20 kW en la luz brillante. Si la fotorresistencia es un dispositivo lineal, entonces la duplicación de la cantidad de luz que se duplica la cantidad de voltaje. Por tanto, puede modelar una fotorresistencia como una resistencia variable que cambia la resistencia de acuerdo con la cantidad de luz.
La siguiente figura muestra una fotorresistencia y un diseño completo de un amplificador operacional (op-amp) de circuito para producir una tensión de salida vO.
Utilice el análisis de circuitos para demostrar que la tensión de salida del amplificador operacional vO es 0 voltios en la oscuridad total y 5 voltios en la luz brillante. En otras palabras, muestran que el rango de tensión de la salida varía de 0 a 5 voltios. Así es cómo:
Determinar la tensión de salida v2 desde el transductor.
Para determinar el rango de la salida v2 desde el transductor (es decir, el voltaje a través de las terminales A y B), se puede utilizar la ecuación de divisor de tensión. Esta ecuación establece la tensión de salida igual a la tensión de entrada multiplicada por la relación de la resistencia del dispositivo de salida (R2) A la resistencia total de la serie (R1 + R2):
Determinar el límite inferior de v2.
El límite inferior de la tensión de salida v2 se produce en luz brillante, cuando la resistencia de la fotorresistencia está en un mínimo. Cuando R2 = 20 kW, la tensión más baja v2L es
Determinar el límite superior de v2.
El límite superior de la tensión de salida v2 ocurre cuando la resistencia de la fotorresistencia es más alta. En la oscuridad total, R2 = 20 MW = 20.000 kW, por lo que la tensión superior v2T es
La tensión de v2 varía de 5 a 10 voltios.
Simplificar el transductor (el circuito de fuente) utilizando la técnica de Thévenin.
La técnica de Thévenin reduce un circuito de fuente a un solo resistor RT y una sola fuente de voltaje vT. Al utilizar el equivalente de Thevenin para simplificar el transductor, se obtiene una tensión de Thévenin vT que varía de 5 a 10 voltios y una resistencia Thévenin RT que varía de 10 kW a 20 kW.
Analizar el circuito op-amp (inversora verano).
El circuito op-amp en la siguiente figura es una configuración típica de un circuito de verano op-amp inversora. En este circuito, tiene dos entradas: una que vienen del transductor y otro procedentes de una fuente de tensión de -10 voltios. La ecuación para el amplificador operacional inversor es
Video: detector de luz con amplificador operacional
Debido a que el rango de tensión de v2 varía entre 5 y 10 voltios, el rango de tensión de salida del sumador inversor va de 0 a 5 voltios.
