Датчик света или датчик освещенности — это элемент, который может улавливать свет. Он генерирует выходной сигнал, пропорциональный интенсивности света. Световой датчик измеряет лучистую энергию, присутствующую в широком диапазоне частот светового спектра. Распространенными частотами считаются: инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые.
Датчик света также называют фотодатчиком или фотоэлектрическим датчиком, поскольку он преобразует световую энергию или фотоны в электрические сигналы.
Существуют различные типы датчиков света для различных применений. Фотоэлемент или фоторезистор — это распространенный тип датчика освещенности.
Фоторезистор изменяет свое сопротивление, когда на него падает свет. Следовательно, фоторезистор также называют светозависимым резистором или LDR.
Когда нет света, сопротивление LDR очень велико. Когда на LDR падает свет, его сопротивление уменьшается.
Датчики света имеют широкий спектр применения. Данный спектр включает в себя научные исследования для повседневных бытовых устройств, таких как системы безопасности, охранная сигнализация, автоматическое открывание гаражных ворот, системы слежения за солнцем и т.д.
В этом мини-проекте показана работа датчика света использованием LDR. Данный проект собран на основе Arduino. Схема, компоненты и работа схемы с датчиком показаны ниже.
Принципиальная электрическая схема
Требуемое оборудование
- Arduino UNO (можно заказать здесь)
- Светозависимый резистор или LDR (можно заказать здесь)
- 100 кОм потенциометр
- Зуммер
Описание компонентов
Светозависимый резистор (LDR)
LDR — это тип переменного резистора, который изменяет свое сопротивление в зависимости от интенсивности падающего на него света. Как правило, когда интенсивность света меньше, т.е. в условиях темноты, сопротивление LDR будет порядка мегаом (МОм).
По мере увеличения интенсивности света его сопротивление уменьшается и падает до нескольких Ом при максимальной интенсивности света.
Фоторезисторы представляют собой полупроводниковые устройства со светочувствительными элементами. Фотоэлементы изготавливаются из различных соединений в зависимости от частоты света и сферы применения.
Фоторезисторы на основе элементов из сульфида кадмия наиболее распространены в потребительских устройствах, т.к. они недороги по цене. Некоторыми такими устройствами являются: ночные фонари, системы сигнализации, системы слежения за солнцем и т.д.
Фоторезисторы на основе элементов из сульфида свинца и антимонида индия часто используются для низких и средних инфракрасных частот.
Светозависимые резисторы на основе германиевых медных элементов используются в устройствах дальнего инфракрасного диапазона, а также в инфракрасной астрономии и спектроскопии.
Потенциометр на 100 кОм
Потенциометр — это переменный резистор, сопротивление которого может изменяться от 0 Ом до 100 кОм.
Ардуино UNO
Плата Ардуино UNO — это мозг нашего проекта. Плата имеет как аналоговые, так и цифровые контакты (пины). Она имеет 6 контактов аналогового ввода и 14 контактов цифрового ввода/вывода.
Схемотехника датчика освещенности
Поскольку фоторезистор или LDR является переменным резистором, необходимо использовать сеть делителя напряжения, чтобы получить от него аналоговый эквивалентный выходной сигнал.
Потенциометр 100 кОм и LDR образуют делитель напряжения, а выход делителя напряжения подается на аналоговый вход A0 Arduino.
Зуммер подключен к контакту 11 Arduino.
Работа датчика света Arduino
Датчики освещенности — очень полезные элементы для широкого спектра применений. Одним из распространенных применений является автоматический ночник, в котором лампочка автоматически включается, как только садится солнце.
Еще одним хорошим устройством является солнечный трекер, который отслеживает солнце и соответствующим образом поворачивает солнечную панель.
Во всех этих устройствах в качестве основного чувствительного элемента используется простой фоторезистор или LDR. Следовательно, в этом мини-проекте мы собрали схему для работы датчика освещенности, который звуковым сигналом указывает нам, когда горит свет. Работа схемы очень проста и объясняется ниже.
Все соединения выполнены согласно схеме. Код для Arduino записывается в программе IDE и сбрасывается на плату. Когда LDR обнаруживает свет с определенной интенсивностью, Arduino включает зуммер. Когда интенсивность света уменьшается, зуммер выключается.
Потенциометр 100 кОм, используемый в сети делителя напряжения, может использоваться для регулировки уровней интенсивности, при которых срабатывает зуммер.
Готовый код
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
int sensorPin = A0; // входной пин для потенциометра //int ledPin = 13; // пин для светодиода int sensorValue = 0; // переменная для хранения значения, поступающего от датчика void setup() { // объявление пина светодиода в качестве ВЫВОДА: Serial.begin(9600); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(11,OUTPUT); } /*void loop() { // считывание значений с датчика: sensorValue = analogRead(sensorPin); // включение светодиода digitalWrite(ledPin, HIGH); // остановка программы <sensorValue> миллисекунды: delay(sensorValue); // выключение светодиода: digitalWrite(ledPin, LOW); // остановка программы <sensorValue> миллисекунды: delay(sensorValue); }*/ void loop() { sensorValue=analogRead(sensorPin); if(sensorValue <= 14) digitalWrite(11,HIGH); else digitalWrite(11,LOW); Serial.println(sensorValue); delay(2); } |
Датчики света используются в различных устройствах. Их можно использовать в системах безопасности, таких как системы охранной сигнализации, где тревога срабатывает, когда свет, падающий на датчик, прерывается.
Еще одним распространенным применением датчика освещенности является ночник. Пока солнечный свет падает на датчик освещенности, лампа будет выключена. Когда солнечный свет начнет угасать и полностью погаснет, лампа включится автоматически.
Одним из важных применений датчиков света является получение эффективной солнечной энергии. Датчики света часто используются в системах слежения за солнцем. Солнечная панель будет вращаться в зависимости от движения солнца и его интенсивности.
С Уважением, МониторБанк