光検出とヒステリシス

覚えているナイトライト

LDRはLight Dependent Resistor、光依存抵抗で、明るいほど抵抗が下がります。比較器は電圧を比べて切り替えます。ヒステリシスは2つのしきい値を使い、その間で前の状態を保ちます。

実験台

回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。

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動作の仕組み

説明用LDRは暗闇100 kΩから最大光1 kΩ。理想比較器は2 V以下で点灯、3 V以上で消灯し、中間で状態を保ちます。

上側LDRと下側抵抗で5 Vを分圧します。光が増すとLDRが下がり入力が上がります。しきい値を分けることで境界付近の反復切替を減らします。

難易度

組み立て · 組み立てる
下側10 kΩ、光20%以下で電源を入れ、入力2 V以下で点灯させます。
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20%; 10 kΩ → 1.00 V
探究 · 一つ変える
10 kΩで光を80%以上にし、入力3 V以上で消灯させます。
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80%; 10 kΩ → 4.00 V
自力で解く · 課題を解く
10 kΩで一度暗くしてから50%へ戻し、2.50 Vで点灯を保ちます。
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0% → 50%; 10 kΩ → 2.50 V

追加の読み物と回路レシピ

光50%でモデルは10 kΩ、等しい分圧抵抗は2.50 Vを作ります。

実機の感度やしきい値は異なります。この光目盛りはルクス測定ではありません。

ヒステリシスはしきい値間の記憶で、時間遅延ではありません。同じ中間の光でも両状態があり得ます。

詳しく読む

しきい値を越えないので前の状態を保ちます。