Como converter luz em eletricidade com circuitos operacionais simples

Aqui está sua chance de converter luz em eletricidade usando circuitos operacionais simples. Você pode aplicar uma abordagem semelhante para desenvolver instrumentos que medem a outras variáveis ​​físicas no ambiente, como temperatura e pressão.

Video: Entenda a conversão da luz em energia elétrica

Você usa um transdutor de entrada para ligar uma variável física dentro de uma variável eléctrica. UMA photoresistor é um transdutor de entrada que converte a energia da luz para uma mudança na resistência, resultando em uma mudança na corrente que flui no circuito. A luz é, de facto, um sinal eléctrico.

Suponha que você está lidando com um photoresistor que tem um valor de resistência entre 20 MW na escuridão total e 20 kW na luz brilhante. Se o fotoresistor é um dispositivo linear, em seguida, dobrando a quantidade de luz duplica a quantidade de tensão. Assim, pode modelar um fotoresistor como uma resistência variável que muda de resistência de acordo com a quantidade de luz.

Video: 182. COMANDOS ELÉTRICOS - DIAGRAMA DE CONTROLE LIGA-DESLIGA POR UM SÓ BOTÃO - 2ª PARTE (montagem)

A figura seguinte mostra um fotoresistor e um desenho de um amplificador operacional (op-amp) de circuito para produzir uma tensão de saída v_O.

Use análise de circuitos para mostrar que a tensão de saída op-amp v_O é 0 volts em escuridão total e 5 volts em luz brilhante. Em outras palavras, mostram que a gama de tensão de saída varia de 0 a 5 volt. Veja como:

1. Determinar a tensão de saída v₂ do transdutor.

   Para determinar o intervalo da produção v₂ do transdutor (isto é, a tensão entre os terminais A e B), você pode usar a equação divisor de tensão. Esta equação define a tensão de saída igual à tensão de entrada multiplicada pela razão da resistência do dispositivo de saída (R₂) Para a resistência total série (R₁ + R₂):

   

2. Determinar o limite inferior de v₂.

   O limite inferior da tensão de saída v₂ ocorre à luz do dia, quando a resistência do photoresistor é, no mínimo. Quando R₂ = 20 kW, a tensão mais baixa v_2eu é

   
   
   
   

   

3. Determinar o limite superior de v₂.

   O limite superior da tensão de saída v₂ ocorre quando a resistência do photoresistor é maior. Em escuridão total, R₂ = 20 MW = 20.000 kW, de modo que a tensão superior v_2você é

   

   A tensão de v₂ varia de 5 a 10 volts.

4. Simplificar o transdutor (circuito de fonte), utilizando a técnica Thévenin.

   A técnica Thévenin reduz um circuito de fonte de um único resistor R_T e uma fonte de tensão única v_T. Usando o equivalente Thévenin para simplificar o transdutor, você recebe uma tensão de Thévenin v_T que varia de 5 a 10 volts e uma resistência Thévenin R_T que varia de 10 kW a 20 kW.

5. Analisar o circuito op-amp (invertendo verão).

   O circuito op-amp na figura que se segue é uma configuração típica de um circuito de verão op-amp inversora. Neste circuito, você tem duas entradas: uma que vêm do transdutor e outro proveniente de uma fonte de tensão de -10 volts. A equação para o amplificador operacional de inversão é

   

Video: TUTORIAL. ELECTRÓNICA ANALÓGICO: SENSOR DE LUZ CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL.AVI

Porque a gama de tensão de v₂ varia entre 5 e 10 volts, a amplitude da tensão de saída do inversor verão vai de 0 a 5 volt.