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

Estoy mirando este sensor de luz :

¿Cuál es exactamente el punto de tener un LM358 (un amplificador operacional dual, creo) para un sensor de luz? Tal vez me estoy perdiendo algo ... pero ¿para qué sirve exactamente?

Sé que esta es probablemente una pregunta simple y estúpida. Pero, ¿por qué no puedes leer los datos analógicos del sensor de luz?

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

editar (re pregunta de Sauron para una explicación más detallada)
"Impedancia" es la palabra general para cualquier tipo de carga, pero aquí podemos llamarlo "resistencia". Supongamos que la resistencia de nuestro LDR es de 10 k . Luego, con la resistencia de la serie de 10 kΩ , formarán un divisor de 1/2, y la salida será de 2.5 V. Pero si la salida iría a la siguiente parte del circuito, que también tiene una resistencia de 10 kΩ a tierra, eso se volvería paralelo a la resistencia en serie del LDR, y dos resistencias de 10 k Ω en paralelo dan como resultado una resistencia de 5 k Ω . Por lo tanto, el divisor ya no es el LDR de 10 k Ω en serie con el resistor en serie de 10 k Ω , sino con 5 k $\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\Omega$, y luego la relación del divisor se convierte en 1/3 en lugar de 1/2. La salida será 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 buffer de ganancia de unidad 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, el búfer probablemente no será necesario.
Los valores del gráfico de LDR dan aproximadamente

30 k$\Omega$$\Omega$
$\Omega$
$\Omega$$\Omega$

$\Omega$

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Entonces realmente no necesitas el PCB, solo compra un LDR. Russell comenta sobre el rango limitado de LDR utilizado aquí, y tiene razón. 100 lux es lo que obtienes en un día muy oscuro. Tan pronto como salga el sol, tendrá fácilmente 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 de 10 lux (crepúsculo) a 1000 lux (día nublado), aunque trabajé con él en niveles tan bajos como 1 lux (crepúsculo profundo) y hasta varios miles de lux (luz diurna completa) sin problemas.

Descripciones del nivel de iluminación desde aquí

Su diagrama se muestra a continuación.
He agregado la conexión de la entrada de inversión de Opamp a la salida de Opamp, como lo muestran las etiquetas de red D1, pero se perdió fácilmente debido al diagrama patético. calidad. No hubo necesidad de usar etiquetas de red para mostrar esta conexión en este caso, y al hacerlo se oculta la configuración clásica del búfer de ganancia de la unidad.
Cuando el 100% de la salida de un opamp se realimenta a la entrada inversora, como se hace aquí, la salida rastrea la entrada no inversora. La salida puede conducir lo que sea capaz de conducir el opamp, mientras que la entrada puede ser de baja capacidad de accionamiento, y solo necesita poder manejar la entrada opamp.

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

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

Mal circuito!

Un punto importante, que parecen haber pasado por alto, es que el opamp LM358 tiene un voltaje de entrada máximo permitido de menos de Vcc en hasta 1.5V a 25 C o hasta 2V en todo el rango de temperatura.
Esto significa que a 25 ° C cuando Vcc = 5 V, el voltaje de entrada máximo que el IC puede manejar es 5 - 1.5 = 3.5 V CC. Si el voltaje de entrada es más alto que 3.5 VDC con Vcc = 5V, entonces 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 3.5V cuando 3.5V caen a través de R1 y 1.5V caen a través de R_LDR. Esto ocurre cuando R_LDR = 1.5 / 3.5 x 10k = 4300 Ohmios
A medida que la resistencia LDR disminuye con el aumento de la luz, el límite superior de luz legal es cuando R_LDR = 4200 Ohmios, PERO el LDR se muestra en su página Wiki como disminuyendo a tan solo 1K a 100 lux. (Se muestra que hay un se extendió de 1k a 2k para un producto típico).

El valor de la luz donde Vin = 3.5V se puede leer del gráfico. Como se puede ver, cuando LDR = 4k3, 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 pamps permitirán que se mida menos de la mitad del rango deseado. En la práctica muchos opamps pueden exceder el rango de modo común de 3.5V y el nivel de lux medible será más alto.

Elección de 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. Por lo tanto, el límite de 100 lux del sensor parece muy bajo para fines experimentales interesantes. El PCBA tiene un precio aceptable de $ 5 (aunque se esperaría que alguien como Sparkfun venda algo así de simple por mucho menos) PERO en muchos casos, comprar un LDR y agregar una resistencia y alimentar 5V, sin buffer opamp, produciría un resultado igualmente útil, más la capacidad de seleccionar un LDR que pueda ser más útil en general.