¿LM358 (Op-Amp) para un sensor de luz?

El LDR y un 10k$\Omega$resistencia juntos forman un divisor de tensión, cuya salida depende de la resistencia de la LDR. Si conecta la salida a un circuito de baja impedancia, se pondrá en paralelo con una de las resistencias y distorsionará la lectura.

editar (con respecto a la pregunta de Sauron para una explicación más detallada)
"Impedancia" es la palabra general para cualquier tipo de carga, pero aquí podemos llamarla "resistencia". Supongamos que la resistencia de nuestro LDR es de 10 k$\Omega$. Luego con los 10k$\Omega$resistencia en serie formarán un divisor de 1/2, y la salida será de 2,5 V. Pero si la salida fuera a la siguiente parte del circuito, que también tiene un voltaje de 10 k$\Omega$resistencia a tierra, que pasaría a ser paralela a la resistencia en serie del LDR, y dos de 10 k$\Omega$resistencias en paralelo dan como resultado un 5 k$\Omega$resistencia. Entonces el divisor ya no es el LDR's 10k$\Omega$en serie con la resistencia en serie de 10 k$\Omega$, pero con 5k$\Omega$, y luego la relación del divisor se convierte en 1/3 en lugar de 1/2. La salida será de 1,67 V en lugar de 2,5 V. Así es como una resistencia de carga puede distorsionar una lectura. En la práctica, la diferencia puede no ser tan grande, pero en muchos casos una lectura de 2,4 V en lugar de los 2,5 V esperados ya es un error demasiado grande.

Un búfer de ganancia unitaria aísla el divisor de su carga.

El opamp tiene una alta impedancia de entrada y, por lo tanto, no cambiará la lectura.

Si conecta la salida del divisor directamente al ADC de un microcontrolador, es probable que el búfer no sea necesario.
Los valores del gráfico de LDR dan aproximadamente

30k$\Omega$a 100k$\Omega$a 1 lux,
15 k$\Omega$promedio a 10 lux,
2,5 k$\Omega$a 3,5k$\Omega$a 100 lux.

con 10k$\Omega$resistencia en serie que significa que para un suministro de 5 V, el voltaje de salida puede variar entre 0,45 V y 4 V. La salida del LM358 puede manejar el límite inferior, pero los 4 V pueden ser un problema. Para estar seguro, si tiene que usar un búfer, use un opamp Rail-To-Rail en su lugar. Como dije, para la conexión con un microcontrolador probablemente no necesite uno.

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Entonces realmente no necesitas el PCB, solo compra un LDR. Russell comenta sobre el rango limitado del LDR utilizado aquí, y tiene razón. 100 lux es lo que obtienes en un día muy oscuro. Tan pronto como salga el sol, fácilmente tendrás más que eso, incluso en interiores. En lugar de seleccionar otro LDR, cambiaría a un fototransistor . Son mucho más rápidos que los LDR increíblemente lentos y dado que tienen una salida de corriente, el voltaje de la resistencia será lineal con la luz incidente. Los usas de la misma manera: en serie con una resistencia.

Este fototransistor está adaptado a la sensibilidad espectral del ojo. Se especifica desde 10 lux (crepúsculo) hasta 1000 lux (día nublado), aunque trabajé con niveles tan bajos como 1 lux (crepúsculo profundo) y tan altos como varios miles de lux (plena luz del día) sin problemas.

Descripciones del nivel de iluminación desde aquí

Su diagrama se muestra a continuación.
He agregado la conexión de la entrada de inversión Opamp a la salida Opamp, ya que esto se muestra en las etiquetas de red D1, pero se pierde fácilmente debido al diagrama patético. calidad. No hubo necesidad de usar net-labels para mostrar esta conexión en este caso, y al hacerlo se oculta la configuración clásica del búfer de ganancia unitaria.
Cuando el 100 % de la salida de un opamp se retroalimenta a la entrada inversora, como se hace aquí, la salida rastrea la entrada no inversora. La salida puede controlar cualquier cosa que el amplificador operacional sea capaz de controlar, mientras que la entrada puede tener una capacidad de control baja y solo necesita poder controlar la entrada del amplificador operacional.

La entrada opamp no inversora "ve" el voltaje en el punto común R_LDR y R1 =

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

¡Mal circuito!

Un punto importante, que parecen haber pasado por alto, es que el amplificador operacional LM358 tiene un voltaje de entrada máximo permitido de menos de Vcc hasta 1,5 V a 25 C o hasta 2 V en todo el rango de temperatura.
Esto significa que a 25C cuando Vcc = 5V, el voltaje de entrada máximo que puede manejar el IC es 5 - 1.5 = 3.5 VDC. Si el voltaje de entrada supera los 3,5 V CC con Vcc = 5 V, la salida puede ser indeterminada.

Una mirada a su imagen muestra R1 = 10k.

Como arriba, el voltaje en el opamp = Vcc x (R1/(R1 + R_LDR)
Esto será igual a 3,5 V cuando caigan 3,5 V en R1 y 1,5 V en R_LDR. Esto ocurre cuando R_LDR = 1,5/3,5 x 10k = 4300 Ohmios
A medida que la resistencia LDR cae con el aumento de la luz, el límite de luz legal superior es cuando R_LDR = 4200 ohmios, PERO el LDR se muestra en su página Wiki como una disminución de tan solo 1K a 100 lux (se muestra que hay un extendido de 1k a 2k para un producto típico).

El valor de luz donde Vin = 3.5V se puede leer en el gráfico. Como se puede ver, cuando LDR = 4k3, el nivel de lux = en algún lugar en el rango de 40 a 70 lux. Como el LDR se muestra como 1K a 100 lux, algunos opamps permitirán medir menos de la mitad del rango deseado. En la práctica, muchos amplificadores operacionales pueden exceder el rango de modo común de 3,5 V y el nivel de lux medible será mayor.

Elección LDR:

El nivel máximo de lux se muestra como 100 lux. Ese es un nivel adecuado para la lectura pero muy por debajo de lo recomendado para la iluminación doméstica. La luz solar total es de 100 000 lux y un día nublado típico pero no totalmente tormentoso puede ser de 10 000 lux. Entonces, el límite de 100 lux del sensor parece muy bajo para fines experimentales interesantes. El PCBA tiene un precio aceptable a $ 5 (aunque se esperaría que alguien como Sparkfun vendiera algo tan simple por mucho menos) PERO en muchos casos, comprar un LDR y agregar una resistencia y alimentar 5V, sin búfer opamp, produciría un resultado igualmente útil, además de la capacidad de seleccionar un LDR susceptible de ser más útil en general.