2025 Make Blocks阶段1 - 光敏电阻控制数字输出光线阈值触

内容介绍

任务介绍

输入：光敏电阻

输出：数字信号

阈值调节：电位器可调

主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

模块介绍

采用3.3V-5V供电具有DO开关信号(TTL)输出TTL有效信号位低电平，当输出信号位低电平时信号灯亮，可直接接单片机或者继电器模块模拟量输出的电压，亮度越高电压越低，绿色LED发光二极管电源指示灯。光敏电阻是光照的强弱反馈到电阻值的大小变化，光照越强，阻值越小，对应的分压值越小，光照越弱，阻值越大，对应的分压值越大。MCP6002T-I/SN作为比较器功能，当电压大于2脚电压，1脚输出高电平，Q1导通，DO输出低电平，LED2灯亮，当电压小于2脚电压，1脚输出低电平，Q1不导通，DO输出高电平，LED2灯不亮。

MCP6002T-I/SN

Microchip Technology MCP6002T-I/SN

SEN-09088

SparkFun Electronics09088

原理图和PCB模块介绍

原理图

一、MCP6002T-I/SN主要性能指标

MCP6002T-I/SN双路通用运算放大器，此处用1路作电压比较器（无需负反馈），输入电压差异决定输出高低电平（数字信号）用MCP6002T的比较器功能，将光敏电阻的模拟信号转换为高低电平数字输出，核心是通过光照变化改变电阻值，进而触发运放输出状态切换。

1.电路数：2

2.输出类型：满摆幅

3.压摆率:0.6V/µs

4.增益带宽积:1 MHz

5.电流 - 输入偏置:1 pA

6.电压 - 输入补偿:4.5 mV

7.电流 - 供电:100µA（x2 通道）

8.电流 - 输出/通道:23 mA

9.电压 - 跨度（最小值）:1.8 V

10.电压 - 跨度（最大值）:6 V

11.工作温度:-40°C ~ 85°C（TA)

SEN-09088主要性能指标

SEN-09088光敏电阻光照越强，电阻值越小典型亮阻5-10kΩ，暗阻1MΩ以上，用于将光照强度转换为电压信号。

1.波长:540nm

2.电压 - 最大值:150V

3.不同暗光时糟电阻（最小值):1 MOhms @ 10 s

4.不同光照时槽电阻:在 10 勒克斯时为 8 ~ 20 千欧

5.工作温度:-30°C ~ 70°C

二、AD9834BRUZ-REEL管脚定义

1号脚（1OUT）：通道1的输出端，用于输出经过放大处理后的信号。

2号脚（1IN-）：通道1的反相输入端，输入信号与输出信号相位相反。

3号脚（1IN+）：通道1的同相输入端，输入信号与输出信号相位相同。

4号脚（GND）：接地端，连接电源负极或电路参考地。

5号脚（2IN+）：通道2的同相输入端，输入与该通道输出同相的信号。

6号脚（2IN-）：通道2的反相输入端，输入与该通道输出反相的信号。

7号脚（2OUT）：通道2的输出端，输出通道2处理后的信号。

8号脚（Vcc+）：正电源端，为运算放大器提供正向工作电压。

物料截图

项目详情图

心得体会

这次用MCP6002T运放和SEN-09088光敏电阻搭建数字输出电路，不仅是一次简单的硬件实践，更让我对“模拟信号转数字信号”的核心逻辑有了更具象的理解，也让我明白了很多如 核心功能化繁为简运放的比较器是关键最初担心运放电路复杂，但实际发现无需复杂的负反馈设计，只需利用MCP6002T的开环特性做电压比较——将光敏电阻的变量电压与分压电路的固定参考电压对比，就能直接输出高低电平。这让我意识到，硬件设计的核心不是堆砌功能，而是根据需求选对器件工作模式，比如运放不用总做放大，做比较器时反而更贴合数字输出的需求。一开始用固定电阻分压做参考电压，发现电路只能在单一光照强度下触发，实用性有限。后来将分压电阻换成电位器，仅通过旋转旋钮就能调整触发光照阈值比如从“强光触发”改成“弱光触发”，瞬间提升了电路的适配性。这让我明白，好的硬件设计要留足调节空间，避免因场景变化导致电路失效。实践中曾遇到输出电平不稳定的问题，排查后发现是没给MCP6002T的VDD引脚加0.1μF滤波电容，导致电源波动影响输出；另外，最初没给运放输出端加1kΩ上拉电阻，出现了“悬空电平”的情况。这些小细节让我意识到，硬件设计里没有多余元件，滤波电容、上拉/下拉电阻等看似不起眼的器件，其实是保证电路稳定工作的关键。设计前特意查了SEN-09088的亮阻/暗阻参数亮阻5-10kΩ、暗阻1MΩ以上，才确定用10kΩ下拉电阻搭配；同时关注到MCP6002T的单电源范围5-16V，最终选12V供电，确保输出摆幅能接近电源轨高电平≈12V、低电平≈0V，避免出现“半高电平”导致数字信号识别错误。这让我体会到，器件 datasheet 不是摆设，只有结合实际参数设计，才能避免电路理论可行、实际不工作的问题。这次实践最大的收获，是跳出了只看原理的误区，真正理解了需求→器件选型→电路优化→稳定性调试的完整硬件设计逻辑，看似简单的光敏控制，背后是对信号转换、器件特性、细节优化的综合考量，也为我后续更复杂的模拟/数字混合电路设计打下了基础。