人們越來越多地認為環境光是一種能源，可用于驅動心率監控器、浴室燈具、遠程天氣傳感器和其他低功耗器件。對于能量采集系統，最關鍵的是精確測量環境光的能力。本設計思路將描述一種簡單的低成本電路，可以根據環境光的強度按一定比例提供電壓。
所用傳感器是一款光敏電阻（LDR）——由RadioShack提供的276-1657型光敏電阻——其電阻隨環境光強度而變化，如圖1所示。其電阻值可從黑暗環境中的數百萬Ω降低至亮光環境中的幾百Ω。該傳感器可以檢測到光線水平的大小波動，能區分一個或兩個燈泡的亮度、直射陽光、全黑或者中間水平。每種應用都需要適當的電路和物理設置，可能還需要進行一定的校準，以滿足具體光照場合的需要。該傳感器可以裝在透明的防水外殼中，因此可用于各種天氣條件下的任何作業現場。
圖1.傳感器電阻與光線強度的關系
圖2.用簡單電路測量光線強度
圖2所示電路根據輸入電壓和光線強度產生輸出電壓，光敏電阻充當AD8226儀表放大器（in-amp）的增益電阻。AD8226的傳遞函數為：
其中，G為電路增益，VIN+和VIN–分別為正負輸入的電壓，VREF為REF引腳的電壓。當負輸入和REF引腳接地時，VIN+應用于正輸入，增益為：
or
若LDR的值已知，則可轉換成光照水平。因此，在已知輸入電壓的情況下，任務就變成了對儀表放大器輸出進行監控。VIN+可以是交流電壓、直流電壓或電源的一部分。請注意，增益精度取決于兩個內部調整薄膜電阻的精度。
這種電路通過將遠程測量的光敏電阻值轉換成電壓，為環境光的測量提供了一種極具成本優勢的解決方案。我們選擇AD8226是因為它具有寬電源電壓工作范圍（2.7 V至36 V）、低靜態電流（不到500 µA，全電源電壓范圍）、軌到軌輸出和功能齊全等特性。該電路可使用任何增益電阻，從幾Ω到無窮大均可。日益下降的成本、不斷提升的性能使儀表放大器成為運算放大器的理想替代產品。
圖3所示為這種電路的典型響應，其中用100-mVp-p、900-Hz正弦波作為VIN+.從圖中可以看出，LDR在明亮和黑暗環境中的值為~840 Ω和~5500 Ω。利用LDR的校準，可以將這些電阻值換算成光線水平。
圖3.電路在明亮和黑暗環境條件下的房間中的性能
作者簡介
Chau Tran ［chau.tran@analog.com］于1984年加入ADI公司，目前在位于美國馬薩諸塞州威爾明頓市的集成放大器產品（IAP）部門工作。他于1990年畢業于塔夫斯大學，獲得電子工程碩士學位。Chau擁有10多項專利，并撰寫了十幾篇技術文章。
Paul Mullins ［paul.mullins@analog.com］ ADI公司馬薩諸塞州威爾明頓市集成放大器產品部門的一名產品/測試工程師。他于1994年加入ADI公司，負責精密信號處理器件的產品特性和測試開發工作。他畢業于馬薩諸塞大學洛厄爾分校，獲電氣工程學士學位（BSEE）。