Hell- und Dunkelsteuerung mit OPV (OpAmp)

In dem Experiment #7 wurde eine Hell- bzw. Dunkelsteuerung gebaut, die mehr oder weniger die Helligkeit auf die LED übertragen hat. Hier werden wir eine Schaltung bauen, die ab einer gewissen Menge Licht die LED zum Leuchten bzw. Erlöschen bringt.
Dafür verwenden wir einen Operationsverstärker (OPV), der aber nicht als Verstärker sondern als Komparator verwendet wird.

OPV als Komparator

Ein Komparator ist eine Schaltung die zwei Eingangs-Spannungen miteinander vergleicht. Die eine Spannung wird als Referenzspannung V_ref (Pin 2) bezeichnet, die andere ist die Eingangsspannung V_in (Pin 3). Wenn nun V_ref sich gegenüber V_in ändert, so wird die Polarität am Ausgang (Pin 6) des OPV entweder + (HIGH) oder - (LOW).
Durch den Spannungsteiler von R2 und R5 (LDR) in den unten gezeigten Schaltungen ändert sich nun die Referenzspannung durch den Einfall (oder das Ausbleiben) von Licht.

Verwendete Bauteile

• Grundlegende Werkzeuge und Hilfsmittel
• 9V Batterie + Batterie-Clip
• 2x LED (hier: 5mm; grün)
• Fotowiderstand (LDR)
• 2x 100kΩ Widerstand
• 100kΩ Potentiometer (optional)
• 4,7kΩ Widerstand
• 200Ω Widerstand
• Operationsverstärker LM741
• Steckkabel ("Jumperkabel")
• Steckbrett ("Breadboard")

Hellsteuerung

Diese Schaltung erkennt, wenn es hell wird, d.h. es leuchtet eine LED auf, sobald genügend Licht auf den Fotowiderstand fällt.

Dunkelsteuerung

Diese Schaltung erkennt, wenn es dunkel wird, d.h. es leuchtet eine LED auf, sobald kaum mehr Licht auf den Fotowiderstand fällt. Der Unterschied zur ersten Schaltung ist das Vertauschen der beiden Spannungsteiler an V_ref und V_in

Empfindlichkeit

Um die Hell- bzw. Dunkelsteuerung den gegebenen Lichtverhältnissen anzupassen, kann man den festen Widerstand R1 mit einem Potentiometer mit 100kΩ ersetzen.