LM358 (Op-Amp) Para um sensor de luz?

Eu estou olhando para este sensor de luz :

Qual é exatamente o ponto de ter um LM358 (um Dual Op-Amp, acredito) para um sensor de luz? Talvez eu esteja sentindo falta de alguma coisa ... mas para que serve exatamente?

Eu sei que essa é provavelmente uma pergunta simples e estúpida. Mas por que você não pode simplesmente ler os dados analógicos do sensor de luz?

A LDR e um 10 k resistor em conjunto formam um divisor de tensão, cuja saída depende da resistência do LDR. Se você conectar a saída a um circuito de baixa impedância que ficará paralelo a um dos resistores e distorcerá a leitura. $\Omega$

edit (re pergunta de Sauron para mais explicações)
"Impedância" é a palavra geral para qualquer tipo de carga, mas aqui podemos chamá-la de "resistência". Suponha que a resistência do nosso LDR seja 10 k . Depois, com a 10 k Ω resistência série formarão um divisor de 1/2, ea saída será de 2,5 V. Mas se a saída seria ir para a próxima parte do circuito, que também tem um 10 k Ω resistência à terra, que viria a ser paralela à resistência série do LDR, e dois 10 k ohms resistores em resultado paralelo em a 5 k Ω resistência. Então o divisor não é mais de 10 k do LDR Ω em série com 10 k do resistor série Ω , mas com 5 k $\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$e a proporção do divisor se torna 1/3 em vez de 1/2. A saída será 1,67 V em vez de 2,5 V. É assim que uma resistência de carga pode distorcer uma leitura. Na prática, a diferença pode não ser tão grande, mas em muitos casos uma leitura de 2,4 V em vez dos 2,5 V esperados já é um erro muito grande.

Um buffer de ganho de unidade isola o divisor de sua carga.

O opamp possui uma alta impedância de entrada e, portanto, não altera a leitura.

Se você conectar a saída do divisor diretamente ao ADC de um microcontrolador, o buffer provavelmente não será necessário.
Os valores do gráfico do LDR fornecem aproximadamente

$\Omega$$\Omega$
$\Omega$
$\Omega$$\Omega$

$\Omega$

edit
Então você realmente não precisa do PCB, basta comprar um LDR. Russell comenta sobre o alcance limitado do LDR usado aqui, e ele está certo. 100 lux é o que você ganha em um dia muito escuro. Assim que o sol sair, você terá facilmente mais do que isso, mesmo em ambientes fechados. Em vez de selecionar um outro LDR, eu mudaria para um fototransistor . Eles são muito mais rápidos que os LDRs incrivelmente lentos e, como possuem uma saída de corrente, a tensão do resistor será linear com a luz incidente. Você os usa da mesma maneira: em série com um resistor.

Este fototransistor é adaptado à sensibilidade espectral do olho. É especificado de 10 lux (crepúsculo) a 1000 lux (dia nublado), embora eu trabalhe com ele em níveis tão baixos quanto 1 lux (crepúsculo profundo) e até milhares de lux (luz do dia) sem problemas.

Descrições do nível de iluminação a partir daqui

O diagrama deles é mostrado abaixo.
Eu adicionei a conexão da entrada inversa do Opamp à saída do Opamp, pois isso foi mostrado pelas etiquetas de rede D1, mas foi facilmente ignorado devido ao diagrama patético. qualidade. Não havia necessidade de usar rótulos de rede para fotografar essa conexão nesse caso, e isso oculta a configuração clássica do buffer de ganho de unidade.
Quando 100% da saída de um opamp é retornado à entrada inversora, como é feito aqui, a saída rastreia a entrada não inversora. A saída pode acionar o que o opamp é capaz de dirigir, enquanto a entrada pode ter pouca capacidade de acionamento, precisando apenas ser capaz de acionar a entrada do opamp.

A entrada não inversora opamp "vê" a tensão no ponto comum R_LDR & R1 =

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

Circuito ruim!

Um ponto importante, que eles parecem ter perdido, é que o opamp LM358 tem uma tensão de entrada máxima admissível inferior a Vcc em 1,5V a 25 ° C ou 2V em toda a faixa de temperatura.
Isso significa que, a 25 ° C, quando Vcc = 5V, a tensão máxima de entrada com a qual o IC pode lidar é 5 - 1,5 = 3,5 VCC. Se a tensão de entrada for sempre superior a 3,5 VCC com Vcc = 5V, a saída poderá ser indeterminada.

Uma olhada na foto mostra R1 = 10k.

Como acima, a tensão no opamp = Vcc x (R1 / (R1 + R_LDR)
Isso será igual a 3,5V quando a queda de 3,5V em R1 e a queda de 1,5V em R_LDR. Isso ocorre quando R_LDR = 1,5 / 3,5 x 10k = 4300 Ohms.
Como a resistência do LDR diminui com o aumento da luz, o limite superior da luz legal é quando R_LDR = 4200 Ohms, MAS o LDR é mostrado em sua página do Wiki como diminuindo para apenas 1K a 100 lux. espalhe de 1k a 2k para o produto típico).

O valor da luz em que Vin = 3,5V pode ser lido no gráfico. Como pode ser visto, quando LDR = 4k3, nível lux = em algum lugar na faixa de 40 a 70 lux. Como o LDR é mostrado como 1K a 100 lux, algunsopamps permitem medir menos da metade da faixa desejada. Na prática, muitos opamps podem exceder a ranhura de modo comum de 3,5V e o nível de lux mensurável será maior.

Escolha LDR:

O nível máximo de lux é mostrado como 100 lux. Esse é um nível adequado para leitura, mas bem abaixo do recomendado para iluminação doméstica. A luz solar total é de 100.000 lux e um dia nublado típico, mas não totalmente tempestuoso, pode ser de 10.000 lux. Portanto, o limite de 100 lux do sensor parece muito baixo para fins experimentais interessantes. O PCBA é um preço razoável por US $ 5 (embora se esperasse que alguém como o Sparkfun vendesse algo tão simples por muito menos), mas em muitos casos, comprar um LDR e adicionar um resistor e alimentar 5V, sem buffer opamp, produziria um resultado igualmente útil, além da capacidade de selecionar um LDR que possa ser mais útil em geral.