Odpowiedź: Tak, wystarczy zamienić opornik ustawiający wzmocnienie tego rodzaju układu dwoma fotorezystorami.
W wielu aplikacjach, w których trzeba mierzyć intensywność światła, pomiar względny jest istotniejszy niż poznanie bezwzględnych wartości natężenia. W ten sposób na przykład pomiar taki można wykorzystać do porównania jasności w dwóch pokojach, by możliwe było ustawienie jej w nich obydwu na takim samym poziomie przez np. cały dzień w czasie, gdy w jednym z nich zmienia się np. nasłonecznienie w ciągu dnia.
Tego rodzaju sterowanie istotne jest nie tylko w pokojach, ale na przykład w systemach oświetlenia do widzenia maszynowego na linii produkcyjnej, gdzie chcemy zapewnić jednorodne oświetlenie np. z wielu kierunków, bądź w kilku strefach naszej linii produkcyjnej.
Najprostszym podejściem do tego rodzaju pomiaru, byłoby wykorzystanie oczywiście dwóch sensorów natężenia światła i porównywanie ich odczytów, na przykład poprzez podanie napięć wyjściowych na wejścia wzmacniacza różnicowego, dzięki czemu na jego wyjściu otrzymalibyśmy różnicę napięć, czyli różnicę pomiędzy oboma natężeniami światła.
Istnieje jednakże prostszy sposób na realizację tego rodzaju układu w oparciu o wzmacniacz pomiarowy. Na rysunku 1 pokazano przykładowy układ, w którym w miejsce opornika ustalającego wzmocnienie we wzmacniaczu instrumentalnym, wstawiono dwa fotooporniki, mierzące natężenia światła.
Rys.1. Schemat układu do pomiaru różnicy intensywności światła.
W układzie rysunku 1 znajdują się dwa fotooporniki - R1 oraz R2. Są one odpowiedzialne za pomiar natężeń światła.
Czym jest fotoopornik? W dużym uproszczeniu mówiąc, jest to pasywny element elektroniczny, którego rezystancja jest odwrotnie proporcjonalna do natężenia światła. Tego rodzaju fotooporniki mogą mieć różny kształt i wielkość, a także zakres rezystancji czułości etc. Tego rodzaju elementy są niezwykle praktyczne do wykorzystania w wielu urządzeniach - alarmach, sterownikach świateł etc.
W większości wypadków rezystancja fotoopornika w ciemności jest bardzo wysoka, rzędy 1 MΩ, ale gdy tylko światło padnie na ten element, spada ona do dziesiątek kiloomów i niżej - np. do 10..20 kΩ dla 10 luksów i 2..4 kΩ dla 100 luksów - dla przykładowego modelu fotoopornika.
W przykładzie wykorzystani fotorezystor z RadioShack (numer katalogowy 276-1657). Zdjęcie tego elementu widzimy na rysunku 2.
Rys.2. Przykładowy fotoopornik (z katalogu RadioShack, nr. katalogowy 276-1657).
Schemat pokazany na rysunku 1 wykorzystuje dwa fotooporniki i wzmacniacz pomiarowy AD623. Fotorezystor R1 jest naszym punktem odniesienia, załóżmy, że znajduje się on w pomieszczeniu referencyjnym. Jeśli porównujemy większą ilość natężeń światła, to powinniśmy wykorzystać natężenie tego światła we wszystkich pomiarach.
Pomiar można realizować w dowolnym czasie, ale pamiętajmy, że fotoopornik nie jest szczególnie szybkim elementem. W przypadku wykorzystanego tutaj modelu, zmiana rezystancji zajmuje od 8 do 12 milisekund od zmiany natężenia światła. Po zgaszeniu wszystkich świateł, powrót do początkowej rezystancji zająć może nawet kilka sekund.
Projekt pokazany na rysunku 1 jest bardzo prosty. System zasilany jest napięciem symetrycznym ±5 V. Na obu wejściach podane jest to samo napięcie VIN, dzięki czemu na obu fotoopornikach występuje to samo napięcie względem masy układu, która podpięta jest do drugiego terminala obu fotooporników w układzie.
Jeżeli na oba fotorezystory padać będzie takie samo natężenie światła, to różnica płynącego przez nie prądu wynosić będzie także zero, ponieważ obie rezystancje będą sobie równe. To z kolei sprawi, że napięcie wyjściowe z wzmacniacza różnicowego wyniesie zero. W momencie, gdy pokoje będą oświetlone w różny sposób, pojawi się różnica w natężeniach światła, co przełoży się na zmianę napięcia na wyjściu wzmacniacza pomiarowego. Polaryzacja tego napięcia powie nam, gdzie jest jaśniej - jeśli napięcie wyjściowe będzie dodatnie, to więcej światła pada na opornik drugi, a jeśli ujemne, to na pierwszy.
Na rysunku 3 zaprezentowano przebieg wyjściowy z prezentowanego układu. Napięciem wejściowym w tym przypadku jest przebieg prostokątny o napięciu międzyszczytowym równym 1 V. Obecne na wyjściu napięcie około 2 V wskazuje, że źródło światła znajdujące się w pokoju numer dwa jest jaśniejsze.
Rys.3. Napięcie wyjściowe z układu do pomiaru jasności względnej.
Do układu z rysunku 1 podłączono na wyjście dwie diody LED - żółtą i czerwoną. Podłączone są one antysymetrycznie pomiędzy wyjście wzmacniacza a masę, dzięki czemu w momencie, gdy napięcie będzie wyższe od zera, zapali się dioda czerwona, a gdy niższe od zera - dioda żółta. Jasność diody będzie odpowiadała różnicy w jasności pomiędzy badanymi pomieszczeniami.
W momencie, gdy w obu pokojach będzie takie samo natężenie światła, napięcie wyjściowe wynosić będzie około 0 V, to obie diody LED będą zgaszone.
Napięcie wyjściowe z układu opisane jest w tym przypadku następującym równaniem:
$$V_{OUT} = V_{IN} \times 50 k\Omega \times ( \frac {1} {LDR_1} - \frac {1} {LDR_2})$$
Po skalibrowaniu układu - zakładając, że natężenie w pokoju odniesienia nie zmienia się i chcemy utrzymać konkretny poziom jasności, to możliwa jest wymiana fotoopornika R1 na zwykły rezystor, który będzie miał taką samą rezystancję jak fotorezystor przy natężeniu, jakie chcemy uzyskać.
Tego rodzaju układ można wykorzystać na przykład do wyszukiwania kierunku, z którego pada światło. Tego rodzaju sensory wykorzystywane są na przykład w trackerach solarnych, które sterują ruchem ogniw fotowoltaicznych, śledzących położenie słońca na niebie.
Powyższy układ jest prosty w budowie i pozwala na łatwy pomiar względnego natężenia światła z pomocą dwóch fotooporników. Układ pobiera niewielkie napięcie i może być zasilany z dwóch baterii paluszków.
Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-160.html
Cool? Ranking DIY
