人們越來越多地認(rèn)為環(huán)境光是一種能源，可用于驅(qū)動心率監(jiān)控器、浴室燈具、遠(yuǎn)程天氣傳感器和其他低功耗器件。對于能量采集系統(tǒng)，最關(guān)鍵的是精確測量環(huán)境光的能力。本設(shè)計思路將描述一種簡單的低成本電路，可以根據(jù)環(huán)境光的強度按一定比例提供電壓。

　　所用傳感器是一款光敏電阻（LDR）——由RadioShack提供的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。其電阻值可從黑暗環(huán)境中的數(shù)百萬Ω降低至亮光環(huán)境中的幾百Ω。該傳感器可以檢測到光線水平的大小波動，能區(qū)分一個或兩個燈泡的亮度、直射陽光、全黑或者中間水平。每種應(yīng)用都需要適當(dāng)?shù)碾娐泛臀锢碓O(shè)置，可能還需要進(jìn)行一定的校準(zhǔn)，以滿足具體光照場合的需要。該傳感器可以裝在透明的防水外殼中，因此可用于各種天氣條件下的任何作業(yè)現(xiàn)場。

　　圖1.傳感器電阻與光線強度的關(guān)系

　　圖2.用簡單電路測量光線強度

　　圖2所示電路根據(jù)輸入電壓和光線強度產(chǎn)生輸出電壓，光敏電阻充當(dāng)AD8226儀表放大器（in-amp）的增益電阻。AD8226的傳遞函數(shù)為：

　　其中，G為電路增益，VIN+和VIN–分別為正負(fù)輸入的電壓，VREF為REF引腳的電壓。當(dāng)負(fù)輸入和REF引腳接地時，VIN+應(yīng)用于正輸入，增益為：

　　or

　　若LDR的值已知，則可轉(zhuǎn)換成光照水平。因此，在已知輸入電壓的情況下，任務(wù)就變成了對儀表放大器輸出進(jìn)行監(jiān)控。VIN+可以是交流電壓、直流電壓或電源的一部分。請注意，增益精度取決于兩個內(nèi)部調(diào)整薄膜電阻的精度。

　　這種電路通過將遠(yuǎn)程測量的光敏電阻值轉(zhuǎn)換成電壓，為環(huán)境光的測量提供了一種極具成本優(yōu)勢的解決方案。我們選擇AD8226是因為它具有寬電源電壓工作范圍（2.7 V至36 V）、低靜態(tài)電流（不到500 µA，全電源電壓范圍）、軌到軌輸出和功能齊全等特性。該電路可使用任何增益電阻，從幾Ω到無窮大均可。日益下降的成本、不斷提升的性能使儀表放大器成為運算放大器的理想替代產(chǎn)品。

　　圖3所示為這種電路的典型響應(yīng)，其中用100-mVp-p、900-Hz正弦波作為VIN+.從圖中可以看出，LDR在明亮和黑暗環(huán)境中的值為~840 Ω和~5500 Ω。利用LDR的校準(zhǔn)，可以將這些電阻值換算成光線水平。

　　圖3.電路在明亮和黑暗環(huán)境條件下的房間中的性能

　　作者簡介

　　Chau Tran ［chau.tran@analog.com］于1984年加入ADI公司，目前在位于美國馬薩諸塞州威爾明頓市的集成放大器產(chǎn)品（IAP）部門工作。他于1990年畢業(yè)于塔夫斯大學(xué)，獲得電子工程碩士學(xué)位。Chau擁有10多項專利，并撰寫了十幾篇技術(shù)文章。

　　Paul Mullins ［paul.mullins@analog.com］ ADI公司馬薩諸塞州威爾明頓市集成放大器產(chǎn)品部門的一名產(chǎn)品/測試工程師。他于1994年加入ADI公司，負(fù)責(zé)精密信號處理器件的產(chǎn)品特性和測試開發(fā)工作。他畢業(yè)于馬薩諸塞大學(xué)洛厄爾分校，獲電氣工程學(xué)士學(xué)位（BSEE）。