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电子元件 · 传感器及模拟信号

光敏电阻与阈值控制

光敏电阻的电阻变化可以通过在分压器中测量电压变化来确定。根据电阻的排列方式,当光照增加时,输出电压可能会增加或减少。

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光传感器与自动路灯
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意义与机制

光敏电阻通常情况下,其电阻值随着光照的增加而降低。 传感器将一个物理量转换为电路可读取的信号变化。

当 CdS 位于一个分压器电路中,随着黑暗程度的增加,电阻和输出电压都会增加。通过设定一个比较阈值,就可以创建一个控制,当黑暗程度达到该阈值时,就会激活。

关系与条件

将传感器的电阻–照度关系插入到电压分配方程 Vout=VRcds/(R+Rcds) 中,以计算输出。照度和电压通常并非直接成比例。

实际传感器会表现出响应时间、组件变化以及温度影响。为了减少在阈值附近反复的开关循环,可以应用迟滞效应以及相关的考虑。

观察实验中需要注意的事物

当 CdS 用作较低电阻时,分流输出随着光线变暗而升高。

使用一个典型的 CdS 曲线作为代表。 延迟、器件变化以及比较器产生的主观效应已被忽略。 在屏幕上进行实验;请勿使用实际电源、插座或高电压进行重复。

关键关系与符号

Rcds = 10 kΩ(lux/100)^−0.7 · Vs = V Rcds/(R+Rcds)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
照度描述到达表面的光量lx
Rcds光敏电阻的电阻Ω

工作实例

路灯是否已开启,传感器输出为 4.17 V,以及 3.5 V 的参考电压?

开启

常见误解

  • 当传感器输出增加与光照强度之间关系需要通过验证传感器和电路的排列方式来确定。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)