Tricky Circuit

光敏电阻 + 电阻

把光变成信号。

改变光照,观察传感器输出电压。

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LDR · 光敏电阻
Light-dependent resistor. 对光敏感的电阻。模型中光越强,阻值越低;另一个电阻把阻值变化转换为电压变化。
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实验台

改变电路设置,预测读数,再检查挑战结果。这些是教学模型,每课都会说明模型的假设。

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光改变电阻。

教学模型:光敏电阻从100 kΩ降到1 kΩ。光照为相对刻度,不是勒克斯。

上方为光敏电阻:Vout = 5 × R / (RLDR + R)。光越强,RLDR越低,Vout越高。实际传感器需要校准。

难度
  1. 搭建 · 检测白天

    开启电源。光照≥80%,输出>3 V。

    需要提示?

    试试100%和10 kΩ。

  2. 探索 · 检测黑暗

    光照≤20%,输出<1 V。

    需要提示?

    试试0%和10 kΩ。

  3. 独立解题 · 校准中点

    光照恰好50%时,达到2.50 V ±0.05 V。

    需要提示?

    50%时RLDR = 10 kΩ。让下方电阻与它相等。

延伸阅读与电路配方

把影子变成信号

光敏电阻的阻值随光照变化。这里它位于固定电阻上方。光越强,光敏电阻越小,固定电阻分到的电压越大。这个输出可以表示亮度。

Vout = 5 × Rfixed / (RLDR + Rfixed)

滑块为 50% 时,模型光敏电阻为 10 kΩ。固定电阻也为 10 kΩ 时输出 2.5 V。满光照时,传感器为 1 kΩ,输出约 4.55 V。

位置决定含义

交换传感器与固定电阻,响应方向就会反过来:光越强,中点电压越低。

一半是个有用线索

两者阻值相等时,输出恰为电源的一半。这有助于选择合适的测量范围。

百分比不是勒克斯

滑块使用相对光照和示意性传感器曲线。真实传感器需要数据手册和校准,才能把电压换算成物理照度。

值得避开的误区

传感器分压器不能直接给灯供电。用高阻抗输入读取信号,再用开关级驱动负载。真实夜灯还适合加入迟滞,避免在阈值附近闪烁。

遮住此电路的光敏电阻,输出会……

  1. 升高
  2. 降低
  3. 不变
延伸阅读

黑暗使上方电阻增大,其压降增大,下方电阻分到的电压减少。

影子探测器

从黑暗开始,逐渐增加光照。

起始输出约 0.68 V。照亮传感器时,输出升高。

寻找平衡点

在中等光照下,让固定电阻与传感器阻值相同。

两者都是 10 kΩ,中点为 2.50 V。