Характеристики датчика
Необходимо заранее знать основные параметры этого элемента, чтобы при монтаже и эксплуатации не были нарушены основные технические требования по безопасному использованию устройств данного типа. Плата датчика может быть выполнена по аналоговой или цифровой схеме. Во втором случае устройство снабжено подстроечным резистором, с помощью которого можно вручную изменять характеристики выходного сигнала.
Независимо от типа устройства плата оснащена 3 контактами. Два соединительных элемента подают питание (+5 и GND), третий контакт используется для передачи цифрового сигнала (обозначается на плате S или D0).
Датчик освещенности для аппаратной платформы Arduino представляет собой довольно простую схему. Основным элементом такого устройства является фоторезистор, изменяющий сопротивление электрической цепи в зависимости от освещения.
Принцип работы
В системе Arduino этот тип датчика будет действовать как делитель напряжения. На одном плече такой схемы разность потенциалов будет напрямую зависеть от уровня освещенности. С другой стороны напряжение подается на аналоговый вход устройства.
Микросхема контроллера преобразует полученный аналоговый сигнал в цифровой. Выходное напряжение, поступающее от устройства, будет минимальным (близким к нулю) при обычном освещении и значительно возрастет в темноте. Этот принцип лежит в основе системы управления освещением.
Подключение
Датчик освещенности будет правильно работать в системе Arduino только при правильном подключении. Для выполнения этой работы своими руками необходимо подготовить:
- Датчик света для системы Arduino.
- Платы Ардуино (Нано, Уно, Мега).
- Любой светодиод подходящего напряжения.
- Беспаечная макетная плата.
- Провода для подключения.
Когда все необходимое будет готово, подключите выход 5 В на плате Arduino к соответствующему разъему на устройстве. Затем таким же образом подключается «земля» (контакт GND). Выход S на датчике подключен к контакту 2 на основной плате.
Если элемент был подключен правильно, электрическое напряжение на выходе S будет изменяться от 0 до 5 вольт при изменении освещенности. Цифровой датчик в свою очередь преобразует этот показатель в диапазон значений от 0 до 1024, для дальнейшего вывода на устройства отображения информации.
Светодиод подключается к контакту 13 на плате Arduino, используя как аналоговые, так и цифровые устройства. Если в конструкции прибора имеется подстроечный резистор, то с его помощью можно регулировать чувствительность рабочего элемента в широких пределах.
Скетч для датчика аналогового типа
Для отправки сигнала устройство должно быть правильно запрограммировано. Для аналогового датчика цифровой код будет следующим:
Скачать текст скетча можно здесь: здесь
Этот код отправляет цифровые данные с датчика на монитор. Первый блок отвечает за корректное подключение к порту монитора. Затем данные, полученные от устройства, выводятся на экран.
Скетч для цифрового датчика
Если подключен цифровой датчик, код Arduino будет следующим:
Скачать текст скетча можно здесь: здесь
Для этого типа устройства код содержит цикл void с оператором if для управления свечением светодиода.
Плавное изменение яркости светодиода
Контроллер платы Arduino можно запрограммировать таким образом, чтобы при изменении освещения менялась яркость светодиода. Изменение этого параметра будет производиться с помощью ШИМ. Для этой цели, AnalogWrite() отправит значение от 0 до 256 на вывод светодиода. Для преобразования цифрового значения с датчика в ШИМ будет использоваться функция map():
Скачать текст скетча можно здесь: здесь
Это обеспечит регулировку подсветки в полностью автоматическом режиме.
Плюсы и минусы датчика
Существенным недостатком этого типа датчиков является разброс чувствительности элемента в зависимости от спектра излучения. Разница может достигать нескольких порядков. В некоторых случаях датчик может полностью перестать реагировать на изменение интенсивности света.
Низкая скорость реакции также является недостатком таких устройств. Если свет на датчике не горит постоянно (мигает), датчик также может не реагировать на быстро меняющиеся условия.
Основными преимуществами датчика являются простота конструкции и надежность в использовании. Система Arduino, не требующая много времени для подключения чувствительного элемента, достаточно устойчива к помехам, перепадам температуры и другим неблагоприятным условиям эксплуатации. Стоимость такого элемента также невысока, что также является несомненным преимуществом такой системы.
Читайте также: Рейтинг уличных датчиков освещенности для включения света: ТОП-5 моделей + рекомендации по выбору и подключению
Какие фоторезисторы можно использовать
При выходе из строя основного чувствительного элемента в процессе эксплуатации нет необходимости приобретать новый датчик. В специализированных магазинах, а также на сайтах, торгующих деталями данного типа, можно подобрать деталь, подходящую по основным показателям. Выбирая новый товар, вы должны уметь правильно читать этикетку товара.
По номеру фоторезистора можно определить показатели сопротивления при разных уровнях освещенности, например, если в техпаспорте указан диапазон 12-100 кОм, это значит, что элемент в темноте будет иметь сопротивление 100 кОм , а при освещении — 12 кОм.
При необходимости для замены следует использовать современные элементы типа ВТ83Н и им подобные. Если в документации на фоторезистор указана его чувствительность, следует также понимать, что разброс показателей может быть значительным. Даже при покупке деталей одного производителя можно получить продукцию, где разница по этому параметру может достигать 50%.
Где применяется датчик освещенности
После того, как мы подключим контроллер света к системе Arduino, его можно использовать в практических целях. Такой элемент идеален для организации ландшафтного и фасадного освещения.
Преимущество использования автоматики в том, что человеку не нужно отвлекаться на включение подсветки здания или других объектов, когда это необходимо. Кроме того, система также автоматически выключается, когда уровень освещенности достигает определенного уровня. В последнем случае датчик также сэкономит электроэнергию. Даже при использовании светодиодных элементов, которые эксплуатируются длительное время, своевременное отключение снизит энергопотребление, а также продлит срок службы осветительных приборов.
Датчик Arduino также идеально подходит для выращивания растений. Если выращивание светолюбивых овощей ведется в теплице, своевременное включение фонового освещения повысит урожайность и товарный вид продукта.
