Pokud jste někdy přemýšleli, jak efektivně měřit úroveň osvětlení v prostředí s Arduinem, jste na správném místě. V tomto článku si krok za krokem vysvětlíme, jak to udělat pomocí fotorezistoru LDR, známého také jako fotorezistor. Tyto malé technologické zázraky jsou elektronické součástky schopné měnit svůj odpor v závislosti na množství světla, které dostávají, což otevírá nekonečné možnosti pro elektronické a automatizační projekty.
Použití světelného senzoru s Arduinem je mnoho: od automatických osvětlovacích systémů po roboty, které se orientují na základě světla. Nejlepší ze všeho je, že je to cenově dostupná a snadno použitelná součást. Zde vám poskytneme všechny potřebné informace, abyste si mohli sestavit svůj vlastní systém měření světla s Arduinem a využít jeho plný potenciál.
Co je LDR a jak funguje?
A LDR (light Dependent Rezistor) Je to odpor, jehož velikost se mění v závislosti na množství světla, které na něj dopadá. V tmavých podmínkách je odpor velmi vysoký, dosahuje hodnot až 1 MOhm. Naopak, když LDR dostává dostatek světla, odpor značně klesá a při intenzivním osvětlení dosahuje hodnot mezi 50 až 100 Ohmy.
Jeho činnost je založena na principu vodivosti polovodičových materiálů. Po přijetí světla, fotony energizují elektrony v materiálu, usnadňují tok proudu a tím snižují odpor. Tento typ senzoru je velmi užitečný pro aplikace, kde je vyžadováno relativní měření světla v prostředí.
Vlastnosti LDR
Tato součást je velmi oblíbená díky nízké ceně a snadnému použití. Typické hodnoty odporu se pohybují od 1 MOhm v úplné tmě až 50-100 Ohm v jasném světle. Nicméně stojí za zmínku, že nejde o nejpřesnější senzory, pokud chcete přesně měřit osvětlení (světlo v luxech), protože mohou být ovlivněny faktory, jako je teplota.
Kolísání odporu je poměrně pomalé, což trvá 20 až 100 milisekund v závislosti na modelu. To znamená, že není vhodný pro detekci rychlých změn světla, jako jsou ty produkované pod světly napájenými střídavým proudem, ale nabízí vynikající stabilitu v konstantnějších světelných podmínkách.
Si bien Pro měření světelných trendů jsou vhodnější LDR že pro poskytování přesných dat, jejich nízká cena a snadná integrace s deskami Arduino z nich činí ideální senzor pro DIY projekty.
Schéma zapojení a zapojení
Aby Arduino mohlo měřit změnu odporu LDR, je nutné namontovat senzor na to, co je známé jako dělič napětí. Jedná se o velmi jednoduchý obvod složený z LDR a pevného rezistoru zapojených do série. LDR je umístěn mezi vstupním napětím (např. 5V na desce Arduino Uno) a analogový vstupní kolík a pevný odpor je zapojen mezi kolík a zem (GND).
Hodnota pevného odporu je obvykle 10 kOhmů, i když se může lišit v závislosti na citlivosti, kterou chcete při svém měření dosáhnout.
Příklady sestavení a kódu
Chcete-li sestavit základní systém s Arduinem a LDR, první věc, kterou musíte udělat, je propojit následující prvky:
- Jeden konec LDR k napájení 5V.
- Druhý konec LDR na analogový vstup (např. A0) a zároveň na pevný odpor, který bude spojen se zemí.
S tímto nastavením můžete začít číst hodnoty, které LDR poskytuje prostřednictvím analogového vstupu. Níže uvedený kód je základním příkladem pro čtení těchto hodnot:
const int pinLDR = A0;
void setup() {
Serial.begin(9600); // Iniciar monitor serie}
void loop() {
int valorLDR = analogRead(pinLDR); // Leer valor de LDR
Serial.println(valorLDR); // Imprimir valor en monitor
delay(500);
}Tento kód vytiskne hodnoty mezi 0 (tj. když není žádné světlo) a 1023 (maximální přijaté světlo). Tyto hodnoty jsou úměrné světlu vnímanému LDR.
Chování odporu jako funkce světla
Jak již bylo zmíněno, odpor LDR klesá s tím, jak dostává více světla. Chcete-li získat a přesné měření množství světla, potřebujete znát hodnoty odporu vašeho LDR v různých světelných podmínkách.
Například u řady GL55 se hodnoty pohybují od 5 kΩ do 200 kΩ za přítomnosti světla a od 500 kΩ do 10 MΩ za tmy. Tyto hodnoty se mohou u jednotlivých modelů lišit, proto je vždy vhodné nahlédnout do datového listu výrobce snímače.
Zajímavou zvláštností LDR je to Jeho citlivost je největší v zelené části spektra., přibližně při vlnových délkách 540 nm. To znamená, že LDR lépe reagují na zelené světlo než jiné části viditelného spektra.
Praktické aplikace
Možné aplikace LDR připojených k Arduinu jsou téměř nekonečné. Mezi nejpraktičtější patří automatické osvětlovací systémy, kdy okruh může aktivovat nebo deaktivovat světla v závislosti na detekovaných úrovních osvětlení. Používají se také pro roboty sledující světlo a systémy domácí automatizace.
Můžete například vytvořit systém, kde se s klesající úrovní osvětlení rozsvítí LED dioda, která kompenzuje nedostatek světla. Zde je jednoduchý příklad kódu:
int LDRPin = A0; // Pin para la LDR
int LEDPin = 13; // Pin para el LED
int threshold = 500; // Umbral para encender el LED
void setup() {
pinMode(LEDPin, OUTPUT);
pinMode(LDRPin, INPUT);}
void loop() {
int valorLuz = analogRead(LDRPin);
if (valorLuz < threshold) {
digitalWrite(LEDPin, HIGH); // Enciende el LED
} else {
digitalWrite(LEDPin, LOW); // Apaga el LED
}
delay(100);}Tento malý program čte hodnotu LDR a pokud je úroveň osvětlení nižší než nastavená prahová hodnota, rozsvítí LED. Jinak to vypne. Jednoduchý, ale vysoce funkční příklad v projektech automatizace osvětlení.
Omezení a bezpečnostní opatření
Ačkoli je použití LDR v mnoha projektech velmi pohodlné, je důležité vzít v úvahu některá jeho omezení:
- Nejsou příliš přesné, pokud chcete měřit přesnou intenzitu světla v luxech.
- Jeho chování se může lišit v závislosti na teplotě.
- Fungují nejlépe pro detekci větších změn světla a ne pro rychlé změny.