Chau Tran

在許多照明應用中，測量兩個光源的相對強度比測量它們的單獨強度更重要。這確保了兩個光源以相同的強度發光。例如，將控制室（房間 1）內的亮度與同一建筑物中的第二個房間（房間 2）進行比較會很有幫助，這樣就可以在白天和晚上的任何時間進行調整，或者，如果您有生產系統，您可能希望確保明亮的光線條件不會改變。

確定相對強度的一種方法是測量兩個附加光檢測器的不同輸出。它們的差值將轉換為帶接地參考的單端電壓信號。

圖1中的電路顯示了解決此問題的一種簡單而有效的方法，即使用具有電阻增益控制的儀表放大器，例如AD623。

圖1.測量相對光密度的簡單電路。

請注意，在本電路中，有兩個特殊的電阻，R1和R2。R1 （LDR1） 測量兩個光源的亮度。

什么是LDR？該術語代表光相關電阻器或光敏電阻器。它是一種無源電子元件，帶有電阻器，根據光強度具有可變電阻。光相關電阻器有不同的形狀和顏色，它們在許多電子電路中都很有用，特別是在警報器、開關設備、時鐘和路燈中。

一般來說，LDR的電阻在黑暗中非常高，幾乎高達1 MΩ，但當光線落在LDR上時，電阻下降到幾kΩ（10勒克斯時為20 kΩ至10 kΩ，2勒克斯時為4 kΩ至100 kΩ），具體取決于型號。

用于此原理圖的LDR來自RadioShack（部分#276-1657）。

圖2.無線電小屋部分 #276-1657。

圖1中的原理圖采用一個AD623和兩個LDR。作為主傳感器，光敏電阻R1是參考點光源。它被用作光強度的基線，它位于控制室中。如果要比較兩個以上的光源，則應在每次比較期間使用此光源作為參考。這種比較可以在晚上或白天進行。請記住，電阻變化需要 8 毫秒到 12 毫秒。電阻也需要幾秒鐘才能變回其初始值。

設計非常簡單。系統電源電壓為±5 V，兩個輸入端的輸入電壓均為V在.因此，每個光敏電阻的一端具有相同的電壓，另一端的接地電壓相同。如果相同數量的光落在兩個光敏電阻上，它們之間的電流差將為零，因為它們的電阻相等。結果是輸出電壓為零伏。當兩個房間的照明不相等時，兩個光源的強度之間存在差異，這會在系統的輸出端產生電壓。該電壓的極性表示哪個房間更亮。如果輸出電壓為正，則意味著更多的光落在LDR2上，反之亦然。

圖3顯示了輸出波形的示波器圖。輸入電壓為1 V p-p方波，頻率為1 kHz，輸出（約2 V）表示房間2中的光源更亮。

圖3.輸出電壓表示相對光強度。

在本文的電路中，AD623的輸出端有兩個LED。正極連接到輸出的紅色 LED 將在輸出為正（光源 2 較亮）時亮起，正極側對地的黃色 LED 將在光源 1 較亮時亮起。請注意，LED的亮度顯示了房間相對強度的幅度水平。

當兩個房間看起來同樣明亮時，它們的照度相等，輸出為0 V，而兩個LED都熄滅。

電路輸出端的電壓為：

輸出的均方根值是兩個光源的強度水平。

在校準LDR1的值以找到特定亮度下的精確電阻值后，可以用純電阻代替LDR1，然后系統將LDR2的值與某個亮度進行比較。然后，固定電阻器用作已知光參考的基準。這種電路可以是太陽能導引頭，即跟蹤光源的簡單設備。這種裝置可以使太陽能電池板與太陽對齊，或者用于搜索和救援機器人，試圖引導被困人員走向光明。為了實現太陽能導引頭，可以使用旋轉光敏電阻的伺服電機。

使用AD623，可以通過分別將兩個燈泡與LDR1和LDR2一起放在不同的房間來找出它們的效率。該電路功耗低，僅可由兩節AA電池供電，這在功耗敏感型應用中非常有用。

審核編輯：郭婷