Подключаем датчик освещенности к Ардуино

Самостоятельное изготовление различных автоматических систем стало доступно, благодаря использованию готовых плат Ардуино. Программирование таких устройств не занимает много времени и практически не требует специальных знаний. Arduino датчик освещенности представляет собой довольно простую электрическую систему, которую можно установить и настроить без посторонней помощи.

Arduino датчик освещенности

В этой статье будут рассмотрены наиболее популярные варианты использования элементов освещенности этого типа.

Характеристики датчика

Заранее знать об основных параметрах этого элемента необходимо, чтобы в процессе установки и эксплуатации не были нарушены основные технические требования по безопасному использованию устройств этого типа. Плата датчика может быть изготовлена по аналоговой или цифровой схеме. Во втором случае устройство оснащается подстроечным резистором, с помощью которого можно изменять характеристики выходного сигнала вручную.

Вне зависимости от типа устройства, плата оснащается 3 контактами. По двум соединительным элементам осуществляется подача питающего электричества (+5 и GND), третий контакт служит для передачи цифрового сигнала (обозначается на плате S или D0).

Датчик освещенности аппаратной платформы Ардуино

Датчик освещенности аппаратной платформы Ардуино представляет собой довольно простую схему. Основным элементом такого устройства является фоторезистор, которые изменяет сопротивление электрической цепи в зависимости от освещенности.

Принцип работы

В системе Ардуино датчик этого типа будет выполнять функцию делителя напряжения. На одном плече такой схемы разность потенциалов будет напрямую зависеть от уровня освещения. На другой стороне осуществляется подача напряжения к аналоговому входу устройства.

Микросхема контроллера преобразует полученный аналоговый сигнал в цифровой. Выходное напряжение, исходящее от устройства будет минимальным (стремится к нулю) при нормальной освещенности и существенно повышаться — в темноте. На этом принципе и основана система управления светом.

Подключение

Датчик света будет правильно работать в системе Ардуино только при правильном подключении. Для того чтобы выполнить эту работу самостоятельно необходимо подготовить:

  • Датчик освещенности для системы Ардуино.
  • Плату Ардуино (Nano, Uno, Mega).
  • Любой подходящий по напряжению светодиод.
  • Беспаечную плату-макет.
  • Провода для подключения.

Когда все необходимое будет приготовлено необходимо соединить выход 5v платы Ардуино с соответствующим разъемом устройства. Затем подключается аналогичным образом «земля» (контакт GND). Выход S датчика соединяется с pin2 основной платы.

Подключение датчика

Если элемент был правильно подключен, то при изменении освещенности электрическое напряжение на выходе S будет изменяться в пределах от 0 до 5 Вольт. Цифровой датчик, в свою очередь, будет преобразовывать этот показатель в диапазон значений от 0 до 1024, для дальнейшего вывода к устройствам отображения информации.

Светодиод подключают к 13 пину платы Ардуино, как при использовании аналоговых, так и цифровых устройств. Если в конструкции устройства имеется подстроечный резистор, то с его помощью можно регулировать чувствительность рабочего элемента в широких пределах.

Скетч для датчика аналогового типа

Для передачи сигнала следует правильно запрограммировать устройство. Для аналогового датчика цифровой код будет следующим:

Скетч для датчика аналогового типа

Скачать текст скетча можно здесь: здесь

В этом коде выводятся цифровые данные от датчика к монитору. Первый блок отвечает за правильное подключение к порту монитора. Затем выводятся полученные с устройства данные на дисплей.

Скетч для цифрового датчика

Если подключается цифровой датчик, то код Ардуино будет следующим:

Скетч для цифрового датчика

Скачать текст скетча можно здесь: здесь

Для устройств этого типа код содержит цикл void loop с оператором if, который нужен для управления включением светодиода.

Плавное изменение яркости светодиода

Контроллер платы Ардуино можно запрограммировать таким образом, чтобы при изменении освещенности менялось яркость светодиода. Изменение этого параметра будет осуществляться с помощью ШИМ. Для этой цели в analogWrite() будет передаваться на пин светодиода значение от 0 до 256. Для преобразования цифрового значения от датчика в ШИМ будет использоваться функция map():

Плавное изменение яркости светодиода

Скачать текст скетча можно здесь: здесь

Таким образом будет обеспечена регулировка подсветки в полностью автоматическом режиме.

Плюсы и минусы датчика

Существенным недостатком датчика этого типа является разброс в чувствительности элемента в зависимости от спектра излучения. Разница может достигать нескольких порядков. В некоторых случаях, датчик вовсе может перестать реагировать на изменение интенсивности освещения.

Низкая скорость реакции также является минусом таких устройств. Если свет на чувствительный элемент подается не постоянно (мигает), то датчик также может быть неспособен отреагировать на резко изменяющиеся условия.

Основными плюсами датчика является простота конструкции и надежность использования. Система Ардуино, подключение которой к чувствительному элементу не занимает много времени, довольно устойчива к помехам, температурным перепадам и другим неблагоприятным условиям эксплуатации. Стоимость такого элемента также невелика, что также является несомненным преимуществом такой системы.

Какие фоторезисторы можно использовать

Если в процессе эксплуатации основной чувствительный элемент вышел из строя, то не обязательно приобретать новый датчик. В специализированных магазинах, а также на интернет-площадках, реализующих детали этого типа, можно подобрать подходящую по основным показателям деталь. При подборе нового элемента следует правильно уметь читать маркировку изделия. По номеру фоторезистора можно определить его показатели сопротивления при различном уровне освещенности, например, если в даташите указывается диапазон в 12–100 кОм, то это означает, что в темноте элемент будет иметь сопротивление 100 кОм, а при освещенности — 12 кОм.

В случае необходимости для замены следует использовать современные элементы типа VT83N и аналогичные. Если в документации к фоторезистору указывается его чувствительность, то следует также понимать, что разброс в показателях может быть значительным. Даже приобретая детали одного производителя можно получить изделия, в которых разница по этому параметру может достигать 50%.

Где применяется датчик освещенности

После того как подключим устройство регулирования освещенности к системе Ардуино его можно использовать для практических целей. Такой элемент идеально подходят для организации ландшафтного и фасадного освещения.

Где применяется датчик освещенности

Достоинство использования автоматики заключается в том, что человеку не требуется отвлекаться на то, чтобы включить подсветку здания или любого другого объекта, когда это необходимо. Более того, отключение системы также произойдет автоматически, когда уровень освещенности достигнет определенного уровня. В последнем случае, датчик позволит также экономить немалое количество электроэнергии. Даже при использовании светодиодных элементов, которые эксплуатируются долгое время, своевременное отключение уменьшит расход электричества, а также продлит срок службы приборам освещения.

Идеально подходит датчик Ардуино и для бизнеса по выращиванию растений. Если культивирование светолюбивых овощей осуществляется в теплице, то своевременное включение подсветки позволит повысить урожайность и товарный вид продукции.

Видео по теме

Хорошая реклама

Ссылка на основную публикацию