LM358 (ampli-op) pour un capteur de lumière?

Je regarde ce capteur de lumière :

Quel est exactement l'intérêt d'avoir un LM358 (un double ampli-op je crois) pour un capteur de lumière? Peut-être que je manque quelque chose ... mais à quoi sert-il exactement?

Je sais que c'est probablement une question simple et stupide. Mais pourquoi ne pouvez-vous pas simplement lire les données analogiques du capteur de lumière?

Le LDR et une résistance 10 k forment ensemble un diviseur de tension, dont la sortie dépend de la résistance du LDR. Si vous connectez la sortie à un circuit de faible impédance qui sera parallèle à l'une des résistances et déformera la lecture. $\Omega$

modifier (question de Sauron pour plus d'explications)
"Impédance" est le mot général pour tout type de charge, mais ici nous pouvons l'appeler "résistance". Supposons que la résistance de notre LDR est de 10 k . Ensuite, avec la résistance de la série 10 k , ils formeront un diviseur 1/2 et la sortie sera de 2,5 V. Mais si la sortie passait à la partie suivante du circuit, qui a également une résistance de 10 k à sol, qui deviendrait parallèle à la résistance série de la LDR, et deux 10 k résistances en parallèle à un résultat 5 k Ω résistance. Ainsi , le diviseur ne soit plus 10 k du LDR de Ω en série avec 10 k de la résistance série Ω ,$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$ , puis le rapport du diviseur devient 1/3 au lieu de 1/2. La sortie sera de 1,67 V au lieu de 2,5 V. C'est ainsi qu'une résistance de charge peut fausser une lecture. Dans la pratique, la différence peut ne pas être aussi grande, mais dans de nombreux cas, une lecture de 2,4 V au lieu des 2,5 V attendus est déjà une erreur trop importante.$\Omega$

Un tampon de gain unitaire isole le diviseur de sa charge.

L'ampli-op a une impédance d'entrée élevée et ne changera donc pas la lecture.

Si vous connectez la sortie du diviseur directement à l'ADC d'un microcontrôleur, le tampon ne sera probablement pas nécessaire.
Les valeurs du graphique du LDR donnent approximativement

$\Omega$$\Omega$
$\Omega$
$\Omega$$\Omega$

$\Omega$

edit
Alors vous n'avez pas vraiment besoin du PCB, achetez simplement un LDR. Russell commente la gamme limitée du LDR utilisé ici, et il a raison. 100 lux est ce que vous obtenez un jour très sombre. Dès que le soleil se lèvera, vous en aurez facilement plus, même à l'intérieur. Au lieu de sélectionner un autre LDR, je passerais à un phototransistor . Ils sont beaucoup plus rapides que les LDR incroyablement lents et comme ils ont une sortie de courant, la tension de la résistance sera linéaire avec la lumière incidente. Vous les utilisez de la même manière: en série avec une résistance.

Ce phototransistor est adapté à la sensibilité spectrale de l'œil. Il est spécifié de 10 lux (crépuscule) à 1000 lux (jour couvert), bien que j'aie travaillé avec lui à des niveaux aussi bas que 1 lux (crépuscule profond) et aussi élevé que plusieurs milliers de lux (plein jour) sans problèmes.

Descriptions du niveau d'éclairage d' ici

Leur diagramme est illustré ci-dessous.
J'ai ajouté la connexion de l'entrée inverseuse Opamp à la sortie Opamp, comme cela a été montré par les étiquettes du réseau D1, mais facilement manqué en raison du diagramme pathétique. qualité. Il n'était pas nécessaire d'utiliser des net-labels pour sho cette connexion dans ce cas, et cela masque la configuration classique du tampon de gain unitaire.
Lorsque 100% de la sortie d'un ampli-op est renvoyée à l'entrée inverseuse, comme c'est le cas ici, la sortie suit l'entrée non inverseuse. La sortie peut piloter tout ce que l'opamp est capable de piloter, tandis que l'entrée peut être de faible capacité de pilotage, ne nécessitant que de piloter l'entrée opamp.

L'entrée non inverseuse opamp "voit" la tension au point commun R_LDR & R1 =

Vin = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)

Mauvais circuit!

Un point important, qu'ils semblent avoir manqué, est que l'ampli-tuner LM358 a une tension d'entrée maximale autorisée inférieure à Vcc jusqu'à 1,5 V à 25 C ou jusqu'à 2 V sur toute la plage de température.
Cela signifie qu'à 25 ° C lorsque Vcc = 5 V, la tension d'entrée maximale que le CI peut traiter est de 5 à 1,5 = 3,5 VCC. Si la tension d'entrée est toujours supérieure à 3,5 VDC avec Vcc = 5V, la sortie peut être indéterminée.

Un regard sur leur image montre R1 = 10k.

Comme ci-dessus, la tension dans l'ampli-op = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Cela sera égal à 3,5 V lorsque la chute de 3,5 V à travers R1 et 1,5 V à travers R_LDR. Cela se produit donc lorsque R_LDR = 1,5 / 3,5 x 10k = 4300 Ohms.
Comme la résistance LDR diminue avec l'augmentation de la lumière, la limite supérieure de lumière légale est lorsque R_LDR = 4200 Ohms, MAIS le LDR est affiché sur leur page Wiki comme diminuant à 1K à 100 lux (il est démontré qu'il y a un de 1k à 2k pour un produit typique).

La valeur lumineuse où Vin = 3,5 V peut être lue sur le graphique. Comme on peut le voir, lorsque LDR = 4k3, niveau lux = quelque part dans la plage de 40 à 70 lux. Comme le LDR est indiqué comme étant 1K à 100 lux, certains ampères permettront de mesurer moins de la moitié de la plage souhaitée. Dans la pratique, de nombreux amplificateurs opérationnels peuvent dépasser 3,5 V en mode commun et le niveau de lux mesurable sera plus élevé.

Choix LDR:

Le niveau de lux maximum est indiqué comme 100 lux. C'est un niveau qui est suffisant pour la lecture mais bien en dessous de ce qui est recommandé pour l'éclairage domestique. Le plein soleil est de 100 000 lux et un jour couvert mais pas totalement orageux peut être de 10 000 lux. La limite de 100 lux du capteur semble donc très faible à des fins expérimentales intéressantes. Le PCBA est un prix correct à 5 $ (bien que quelqu'un comme Sparkfun devrait vendre quelque chose d'aussi simple pour beaucoup moins) MAIS dans de nombreux cas, acheter un LDR et ajouter une résistance et alimenter 5V, sans tampon opamp, produirait un résultat tout aussi utile, plus la possibilité de sélectionner un LDR susceptible d'être plus généralement utile.