简单的光敏电阻数字输出模块

1.任务介绍

光敏电阻控制数字输出（光线阈值触发）

1. 输入：光敏电阻
2. 输出：数字信号
3. 阈值调节：电位器可调
4. 主要器件：需在DigiKey上有货且正常售卖

2.模块介绍

根据任务要求，我选用U1 MCP6561比较器设计了一款板卡，其主要用于将光信号输入转换为数字信号输出，：

• Pin1 — VCC：电源正端（2.1–5.5 V）
• Pin2 — GND：地
• Pin3 — OUT：比较器数字输出（推挽，轨到轨；高≈VCC，低≈GND）

3.原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

1. 供电接口：J1 三针端子，1=VCC，2=GND，3=OUT。整板单电源工作。

2. 传感器：LDR1 光敏电阻（标注“10 kΩ @ 10 lux”），受光变阻。

3. 可调阈值：RV1 电位器（10 kΩ）用来设置比较阈值。

4. 比较器芯片：U1 MCP6561（单路比较器/运放封装，单电源低功耗，轨到轨输出）。

https://www.digikey.cn/zh/products/detail/microchip-technology/mcp6561t-e-ot/2059737

5. 指示与滞回：D1 发光二极管（串联R2=1 kΩ）指示输出状态；R3=1 MΩ 形成正反馈，提供少量滞回，避免临界光线下抖动。

6. 去耦与滤波：C2=100 nF 为芯片供电去耦；C1=22 nF 与输入分压点并联，抑制光强快速变化或环境干扰；R1=10 kΩ 参与分压并提供输入阻抗。

封装分配图

3D效果图

3.1 工作原理

原理图左侧是“光敏分压器”：VCC 通过 LDR1 与下拉电阻网络（R1 并 C1）连接，形成一个随光强变化的电压节点。亮的时候 LDR1 电阻变小，节点电压升高。

RV1 把 VCC 分出一个可调基准电压，送到比较器的另一个输入端。

 U1 比较两个电压：当电压高于基准时，U1 的输出在高/低电平之间翻转。输出一路去到J1 的 OUT，另一路驱动 D1+R2 作为状态指示。

R3 把输出的一点点反馈回输入，形成滞回：当刚好在门限附近，输出不会来回抖动；有了滞回，模块在两种状态之间切换更利落。

C2 作为去耦元件，防止供电波动引起误触发。

模块原理图

该模块将光信号的变化转换为一个数字输出，适合接 MCU 的 GPIO、中断口，或者直接当作开关使用。

4.模块主要性能指标和管脚定义

4.1 主要性能指标

供电电压范围：约2.1–5.5 V（由 MCP6561 单电源规格决定，建议典型 3.3 V 或 5 V）

静态电流：约 80–100 µA（MCP6561 典型值，未计指示LED电流）

输出类型：轨到轨推挽数字输出（高电平≈VCC，低电平≈GND），可直接驱动MCU GPIO

输出电流能力：可灌/拉数毫安级（满足驱动板上1 kΩ串联LED；外接负载请<5 mA 以控功耗与压降）

传感器与阈值：

传感器：LDR（10 kΩ @ 10 lux，受光电阻下降）

阈值设定：RV1（10 kΩ）连续可调，形成与 LDR、R1 的分压比较点

典型阈值范围：覆盖暗环境到室内强光，实际触发照度取决于LDR曲线与RV1位置（大致可从<1 lux 至 >200 lux，需按实际LDR规格曲线微调）

滞回：R3=1 MΩ 正反馈形成少量滞回，典型门限差几十毫伏量级，可抑制临界光线抖动

抗干扰与响应：

供电去耦：C2=100 nF

输入滤波：C1=22 nF 并联于输入分压点，抑制光强快速变化与噪声

响应时间：由比较器高速特性（亚微秒级）与C1/R等构成的时间常数共同决定

指示功能：D1（红色LED）+ R2=1 kΩ 指示比较器输出状态（亮=输出高或低，与OUT同相显示）

工作温度：受器件限制，典型 -40–85 ℃

接口与尺寸：单三针接口；板上元件均为常见0603贴片与SOT-23-5比较器，含一只THT光敏电阻

4.2管脚定义

• Pin1 — VCC（Power）：电源正端（2.1–5.5 V）
• Pin2 — GND（Power）：地
• Pin3 — OUT（I/O）：比较器数字输出（推挽，轨到轨；高≈VCC，低≈GND）

4.3板上设置及标识

D1 指示比较器输出状态（亮=输出高或低，与OUT同相显示）

5.eZ-PLM上新建物料和项目的截图

项目详情

物料展示图

6.心得体会

在本次模块设计中，我对于电路板的设计有了更深入的了解，对于器件的摆放和连接有了一定的熟练度，同时学会了使用滞回反馈线与指示灯保障电路的正常工作。同时我完整体验了从构思想法到原理图设计再到PCB设计成型的全过程，为将来的进一步学习相关知识和从事相关工作打下坚实的基础。