作者：Chau Tran and Paul Mullins

環(huán)境光越來越被認為是收集能量的來源，為心跳監(jiān)測器、浴室固定裝置、遠程天氣傳感器和其他低功耗設(shè)備供電。能量收集系統(tǒng)的核心是能夠準確測量環(huán)境光。該設(shè)計理念描述了一種簡單、經(jīng)濟高效的電路，該電路提供與環(huán)境光強度成比例的電壓。

該傳感器是一個光相關(guān)電阻器（LDR），即RadioShack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。它的電阻從黑暗中的數(shù)百萬歐姆降低到明亮光線下的幾百歐姆。它能夠檢測光線水平的大小波動，可以區(qū)分一個或兩個燈泡、陽光直射、完全黑暗或介于兩者之間的任何東西。每個應(yīng)用都需要適當?shù)碾娐泛臀锢碓O(shè)置，并且可能需要對遇到的確切照明場景進行一些校準。該傳感器可以安裝在透明、防水的外殼中，因此可以在任何天氣條件下部署在任何操作區(qū)域。

圖1.傳感器電阻與光強度的關(guān)系。

圖2.簡單的電路測量光強度。

圖2所示電路提供響應(yīng)輸入電壓和光強度的輸出電壓，光敏電阻用作儀表放大器AD8226的增益電阻。AD8226的傳遞函數(shù)為：

或

當LDR的值已知時，可以將其轉(zhuǎn)換為照明級別。因此，任務(wù)變成了使用已知施加的輸入電壓監(jiān)控儀表放大器的輸出之一。五在+可以是交流電壓、直流電壓或電源的縮放版本。注意，增益精度取決于兩個內(nèi)部調(diào)整薄膜電阻的精度。

該電路通過將光敏電阻的電阻轉(zhuǎn)換為可在遠程位置測量的電壓，提供了一種經(jīng)濟高效的環(huán)境光測量方法。之所以選擇AD8226，是因為它具有寬電源工作范圍（2.7 V至36 V）、低靜態(tài)電流（在整個電源范圍內(nèi)小于500 μA）、軌到軌輸出和功能完整性。該電路可以處理從幾歐姆到無窮大的任何增益電阻。隨著儀表放大器變得越來越便宜，其性能的提高使其成為運算放大器的理想替代品。

圖3顯示了該電路使用100 mV p-p、900 Hz正弦波作為V的典型響應(yīng)HNJ.LDR 的明暗值可視為 ~840 Ω 和 ~5500 Ω。這些電阻值可以使用LDR的校準轉(zhuǎn)換為光照水平。

圖3.電路在具有明亮和黑暗環(huán)境條件的房間中的性能。

審核編輯：郭婷