Kui olete kunagi mõelnud, kuidas Arduinoga keskkonnas valgustaset tõhusalt mõõta, olete õiges kohas. Selles artiklis selgitame samm-sammult, kuidas seda teha, kasutades LDR-fototakistit, tuntud ka kui fototakisti. Need väikesed tehnoloogilised imed on elektroonilised komponendid, mis on võimelised muutma oma takistust sõltuvalt saadava valguse hulgast, mis avab lõputud võimalused elektroonika- ja automaatikaprojektide jaoks.
Valgusanduri rakendusi Arduinoga on palju: alates automaatsetest valgustussüsteemidest kuni valguse järgi orienteeruvate robotiteni. Mis kõige parem, see on taskukohane ja hõlpsasti kasutatav komponent. Siin anname teile kogu vajaliku teabe, et saaksite luua Arduinoga oma valguse mõõtmise süsteemi ja kasutada ära selle kogu potentsiaali.
Mis on LDR ja kuidas see töötab?
A. LDR (valgusõltuv takisti) See on takistus, mille suurus varieerub sõltuvalt sellele langeva valguse hulgast. Pimedates tingimustes on takistus väga kõrge, ulatudes väärtuseni kuni 1 MOhm. Vastupidi, kui LDR saab ohtralt valgust, väheneb takistus märkimisväärselt, jõudes intensiivse valguse korral vahemikku 50 kuni 100 oomi.
Selle töö põhineb pooljuhtmaterjalide juhtivuse põhimõttel. Valguse vastuvõtmisel aktiveerivad footonid materjalis olevaid elektrone, hõlbustades voolu liikumist ja vähendades seega takistust. Seda tüüpi andurid on väga kasulikud rakendustes, kus on vaja keskkonna valguse suhtelist mõõtmist.
LDR-i funktsioonid
See komponent on madala hinna ja kasutusmugavuse tõttu väga populaarne. Tüüpilised takistuse väärtused ulatuvad 1 MOhm täielikus pimeduses kuni 50-100 oomi eredas valguses. Siiski tasub mainida, et need ei ole kõige täpsemad andurid, kui soovite valgustust täpselt mõõta (valgus luksides), kuna neid võivad mõjutada sellised tegurid nagu temperatuur.
Vastupanu varieerumine on üsna aeglane, kulub olenevalt mudelist 20–100 millisekundit. See tähendab, et see ei sobi kiirete valgusmuutuste tuvastamiseks, näiteks vahelduvvooluga valgustite puhul, kuid pakub suurepärast stabiilsust püsivamates valgustingimustes.
kuigi LDR-id sobivad pigem valgustrendide mõõtmiseks et täpsete andmete pakkumiseks muudavad nende madalad kulud ja Arduino plaatidega integreerimise lihtsus need ideaalseks anduriks DIY projektide jaoks.
Vooluahela ja ühendusskeem
Selleks, et Arduino saaks mõõta LDR-i takistuse varieerumist, on vaja andur paigaldada nn. pingejagur. See on väga lihtne ahel, mis koosneb LDR-ist ja järjestikku ühendatud fikseeritud takistist. LDR asetatakse sisendpinge vahele (nt plaadil 5 V Arduino Uno) ja analoogsisendi viik ning fikseeritud takisti on ühendatud viigu ja maanduse (GND) vahele.
Fikseeritud takistuse väärtus on tavaliselt 10 kOhm, kuigi see võib varieeruda sõltuvalt tundlikkusest, mida soovite mõõtmisel saavutada.
Kooste- ja koodinäited
Arduino ja LDR-iga põhisüsteemi loomiseks peate kõigepealt ühendama järgmised elemendid:
- LDR-i üks ots 5V toiteallika külge.
- LDR-i teine ots analoogsisendisse (näiteks A0) ja samal ajal fikseeritud takisti külge, mis ühendatakse maandusega.
Selle seadistuse abil saate hakata lugema väärtusi, mida LDR pakub analoogsisendi kaudu. Allolev kood on põhinäide nende väärtuste lugemiseks:
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);
}See kood prindib väärtused vahemikus 0 (st kui valgust pole) kuni 1023 (maksimaalne vastuvõetud valgus). Need väärtused on võrdelised LDR-i tajutava valgusega.
Resistentsuse käitumine valguse funktsioonina
Nagu juba mainitud, väheneb LDR-i takistus, kui see saab rohkem valgust. Et saada a valguse hulga täpne mõõtmine, peate teadma oma LDR-i takistusväärtusi erinevates valgustingimustes.
Näiteks GL55 seeria puhul on väärtused vahemikus 5 kΩ kuni 200 kΩ valguse käes ja 500 kΩ kuni 10 MΩ pimedas. Need väärtused võivad mudeliti erineda, seega on alati soovitatav tutvuda anduri tootja andmelehega.
LDR-i huvitav eripära on see Selle tundlikkus on suurim spektri rohelise valguse osas., ligikaudu lainepikkustel 540 nm. See tähendab, et LDR-id reageerivad rohelisele valgusele paremini kui teised nähtava spektri osad.
Praktilised rakendused
Arduinoga ühendatud LDR-ide võimalikud rakendused on peaaegu lõputud. Kõige praktilisemate hulgas on automaatsed valgustussüsteemid, kus vooluahel saab tuled sisse või välja lülitada olenevalt tuvastatud valgustuse tasemest. Neid kasutatakse ka selleks kerged järgivad robotid ja koduautomaatika süsteemid.
Saate näiteks luua süsteemi, kus valgustaseme vähenemisel süttib LED, et kompenseerida valguse puudumist. Siin on lihtne koodinäide:
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);}See väike programm loeb LDR-i väärtust ja kui valgustase on seatud lävest madalam, lülitab see sisse LED-i. Vastasel juhul lülitab see selle välja. Lihtne, kuid väga funktsionaalne näide valgustusautomaatika projektides.
Piirangud ja ettevaatusabinõud
Kuigi LDR-i kasutamine on paljudes projektides väga mugav, on oluline arvestada mõningate selle piirangutega:
- Need pole eriti täpsed, kui soovite mõõta valguse täpset intensiivsust luksides.
- Selle käitumine võib sõltuvalt temperatuurist erineda.
- Need töötavad kõige paremini valguse suuremate muutuste ja mitte kiirete muutuste tuvastamiseks.