如何使用自动控制系统进行光照控制

我们将自动控制LED的亮度。但在此之前，我们需要先了解一些关于“运算放大器”(OpAmps)的基础知识。因此，我先给你一个提示。

运算放大器是一种线性器件，具备实现近乎理想的直流放大所需的全部特性，因此被广泛应用于信号调理、滤波或执行加法、减法、积分和微分等数学运算中。

运算放大器本质上是一种三端元器件，包含两个高阻抗输入端。其中一个输入端称为反相输入，标有负号(–);另一个输入端称为非反相输入，标有正号(+)。两个输入端之间的差值将通过增益得到放大。

下面展示了一种放大器类型，但实际上根据不同的应用目的，运算放大器有多种不同种类。

差分放大器

放大了两个电压之间的差异，使这种运算放大器电路成为减法器，而不是加法器，后者会将输入电压相加或相加在一起。放大器的增益取决于所用电阻的阻值，因此我们可以控制输出可放大电压的大小。

电压跟随器(单位增益缓冲器)

如果我们让反馈电阻 Rf 等于零(Rf = 0)，且电阻 R2 等于无穷大(R2 = ∞)，那么电路的增益将固定为“1”，因为所有输出电压都会出现在反相输入端(负反馈)。这将产生一种特殊的非反相放大器电路，称为电压跟随器，也称为“单位增益缓冲器”。

光电晶体管

能够检测光辐射并将其转换为电信号的元件。

分类如下：

顶部的“窗口”部分

• 常见的是基极，对光敏感，但通常不直接连接(如我们电路中所示)，仅用于在晶体管中产生电流。

• 在我们的电路中，其连接的晶体管是共集电极结构。这个发射极通过一个负载接地，集电极为电压端。输出端位于电路中。

• 该电路的输出电压范围从低到高。

连接方式(如我们电路所示)。

感兴趣参数：

•频谱响应

•信号输出的线性度

•敏感度

•对变化光强的响应时间

自动化系统

光敏电阻控制系统的闭环。但首先，我们需要了解制造过程中的几个重要事项。

作为输入，我们使用一个电位器，它提供不同的电压值。输出则是光电三极管接收到的光所转换成的电压，该电压取决于LED与光电三极管组合的几何特性以及环境条件，例如影响布局的自然光。差分放大器起到控制器的作用，通过调节供给LED的电压来控制LED和光电三极管的工作状态。电压跟随器则充当执行器，通过它向LED供电。

LED是需要被控制亮度的元件。光电三极管则充当传感器，通过接收光子感知电压的变化。因此，根据环境条件，它会通过反馈将信号发送给控制器。

任何阻碍传感器进行测量的因素，如纸张等障碍物，以及各种噪声都可能产生影响。根据我们的经验，跳线因充当天线而产生噪声。但也可能是其他电子元件引起的。

即使存在干扰的电压，也可能造成影响。

重要提示：请将LED和光敏电阻安装在面包板上相对且靠近的位置!

这是为了确保9V电源在8点工作，并在4点接地。

因此，我们可以查看Arduino电压表显示的图表。我们使用Arduino对LED和光敏电阻的电压值进行定时采样。下面可以观察系统在外部环境影响下的效率表现。

你可以通过串口绘图轻松将Arduino转换为电压表。但目前我无法立即展示具体方法。不过我会分享相关代码。教程很多，方法多样!不妨尝试一下，享受乐趣!

本文编译自hackster.io