在工業(yè)和自動(dòng)化控制應(yīng)用中，常常需要對兩個(gè)光源的相對亮度進(jìn)行比較，以確保光照環(huán)境的一致性和穩(wěn)定性。代理銷售ADI旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能介紹一種基于儀表放大器AD623與光敏電阻（LDR）組合的簡易但高效的光源差異檢測電路，適用于照明調(diào)節(jié)、太陽能跟蹤及機(jī)器人導(dǎo)引等場景。如需AD623產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。

一、系統(tǒng)原理概述

本方案的核心思想是利用儀表放大器的差分輸入特性，結(jié)合兩個(gè)光敏電阻作為感光元件，測量并輸出兩個(gè)光源之間的相對強(qiáng)度差。當(dāng)兩個(gè)光源亮度相同時(shí)，輸出為0V；若存在差異，則輸出一個(gè)正或負(fù)的電壓信號，指示哪一側(cè)更亮，并反映其差值大小。

二、關(guān)鍵器件說明

AD623：一款低成本、寬電源范圍（±2.5 V至±18 V）、軌到軌輸出的儀表放大器，具備可編程增益功能（通過外部電阻設(shè)置），非常適合用于傳感器信號調(diào)理。

LDR（光敏電阻）：無源感光元件，其阻值隨光照強(qiáng)度變化而改變。典型型號如RadioShack 276-1657，在10 lux光照下約為10kΩ~20kΩ，黑暗中可達(dá)1MΩ以上。

三、電路結(jié)構(gòu)與工作方式

圖1所示電路采用AD623為核心，兩個(gè)LDR分別接入IN+和IN-端，構(gòu)成差動(dòng)輸入結(jié)構(gòu)：

LDR1作為參考光源檢測器，放置于標(biāo)準(zhǔn)光源環(huán)境中；

LDR2用于探測待測光源。

兩路LDR的一端接相同的偏置電壓VIN（例如1Vpp方波），另一端接地。當(dāng)兩光源強(qiáng)度一致時(shí)，LDR阻值相同，輸入差壓為零，輸出為0V；當(dāng)光源強(qiáng)度不同，輸出電壓極性將指示哪側(cè)更亮，幅值反映差異程度。

四、輸出解析與顯示機(jī)制

輸出電壓公式：

$$V_{OUT}=G?(V_{IN}?\frac{R_{LDR2}?R_{LDR1}}{R_{LDR1}+R_{LDR2}})$$VOUT=G?(VIN?RLDR1+RLDR2RLDR2?RLDR1)

其中G為AD623的增益，可通過內(nèi)部電路設(shè)定。

LED指示：正向輸出點(diǎn)亮紅色LED，表示LDR2側(cè)光源更強(qiáng)；反向輸出點(diǎn)亮黃色LED，表示LDR1側(cè)更亮。兩者均滅則表示亮度平衡。

示波器觀測：如圖2所示，輸出電壓波形的幅度直接反映光源差異，可用于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)采集與分析。

圖2

五、應(yīng)用場景擴(kuò)展

該電路不僅可用于簡單的房間照明一致性檢測，還可拓展以下用途：

太陽能追蹤系統(tǒng)：固定LDR1為基準(zhǔn)，LDR2安裝于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，配合伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)光源方向跟蹤；

設(shè)備效率測試：對比兩個(gè)燈具的光輸出，評估其發(fā)光效率；

搜救機(jī)器人導(dǎo)航：通過光源引導(dǎo)機(jī)器人朝亮處移動(dòng)；

低功耗便攜裝置：使用兩節(jié)AA電池供電，適合野外或遠(yuǎn)程部署。

六、校準(zhǔn)與優(yōu)化建議

為了提高測量精度：

在已知光照條件下校準(zhǔn)LDR1的阻值，可用固定電阻替代，形成穩(wěn)定參考；

若需更高動(dòng)態(tài)范圍，可在AD623后級加入ADC進(jìn)行數(shù)字化處理；

使用屏蔽線纜連接LDR，避免電磁干擾影響結(jié)果。