Conectarea unui fotorezistor la arduino. Conectarea unui fotorezistor la Arduino și lucrul cu un senzor de lumină. Metoda de citire a tensiunii analogice

Fotorezistoarele sunt fabricate din materiale semiconductoare care își modifică rezistența în funcție de gradul de iluminare. Principala lor diferență față de alte dispozitive fotoelectrice este stabilitatea ridicată a parametrilor și liniaritatea rezistenței se modifică într-un interval destul de larg. Această ultimă proprietate permite utilizarea fotorezistoarelor nu numai în automatizarea digitală, ci și în tehnologia analogică, de exemplu, ca control al volumului sunetului izolat galvanic.

Fotorezistoarele sunt elemente relativ inerțiale cu o viteză mult mai mică (de câțiva kiloherți) în comparație cu fotodiodele și fototranzistoarele. După schimbări bruște de iluminare, rezistența lor nu se schimbă brusc, ci „plutește” de ceva timp. Acest lucru trebuie luat în considerare în lucrările practice și trebuie făcute pauze scurte pentru a se adapta la lumină. Experimentul vă va spune cât de „mici” sunt.

În funcție de sensibilitatea spectrală, fotorezistoarele sunt împărțite în două grupe mari: pentru lucrul în părțile vizibile și în infraroșu ale spectrului. Circuitele lor electrice sunt aceleași (Fig. 3.44, a...m). Singurul lucru pe care trebuie să-l aflați în prealabil din fișa de date este tensiunea maximă de funcționare admisă. În special, fotorezistoarele SF2-5, SFZ-4A/B, SFZ-5 nu pot fi alimentate cu o putere mai mare de 1,3...2 V. Marea majoritate a fotorezistoarelor pot funcționa la tensiuni de 5...50 V. rezistența este de 1...200 MOhm, iar în stare iluminată - cu două până la trei ordine de mărime mai puțin.

Orez. 3.44. Diagrame pentru conectarea fotorezistoarelor la MK (început) -.

a) rezistenţele /?U formează un divizor de tensiune. Când fotorezistorul este iluminat, rezistența acestuia scade. Rezistorul J servește ca protecție în cazul unui scurtcircuit complet al rezistenței de reglare și al transferului eronat al liniei MKV în modul de ieșire cu un nivel ÎNALT. Dacă rezistența R2 este constantă, atunci rezistența R3 poate fi înlocuită cu un jumper;

c) conectarea unui fotorezistor /? 2k MK cu referire la firul comun, și nu la circuitul de alimentare. Când fotorezistorul R2 este iluminat, tensiunea la intrarea MK scade;

Orez. 3.44. Scheme pentru conectarea fotorezistoarelor la MK (continuare):

d) „Releu Turchenkov” economic bazat pe tranzistoare cu germaniu VTI, K72 de conductivitate diferită. Pragul de funcționare este stabilit cu ajutorul unui rezistor;

e) fotorezistorul RI determină curentul de bază al tranzistorului UT1, deoarece intră în brațul superior al divizorului RI, R2. Glisorul pentru rezistență variabilă trebuie setat într-o astfel de poziție încât curentul de bază al tranzistorului UT1 să nu depășească norma atunci când fotorezistorul este puternic iluminat;

f) în starea inițială, fotorezistorul /?2 este aprins, tranzistorul UT1 este închis, LED-ul NI este stins. Când nivelul de iluminare al fotorezistorului scade la un anumit prag (reglat de rezistența R3), tranzistorul se deschide, LED-ul se aprinde și nivelul de intrare MK este setat la LOW;

g) un înregistrator de flash-uri scurte de lumină sau un receptor de semnale modulate în impuls. Tranzistorul VTI este în modul de întrerupere. Condensatorul C/ elimină alarmele false de la schimbări lente ale iluminării de fundal, de exemplu, când ziua se schimbă în noapte;

h) tranzistorul VTI crește sensibilitatea fotosenzorului R2, ceea ce vă permite să utilizați o linie obișnuită de port MK și nu doar intrarea ADC. Rezistorul stabilește poziția punctului de funcționare al tranzistorului UT1\

i) dacă ambele fotorezistoare R2 sunt iluminate, atunci există un nivel LOW la intrarea MK (reglată de rezistența R1). Dacă unul (oricare) fotorezistoare este întunecat, atunci „fotorezistența” totală va crește brusc și va apărea un nivel ÎNALT la intrarea MK. Fotorezistoarele efectuează o funcție logică „ȘI luminoasă”;

Orez. 3.44. Diagrame pentru conectarea fotorezistoarelor la MK (capăt):

j) rezistența R3 reglează pragul de răspuns al amplificatorului operațional DAI (comparator de tensiune). Rezistența rezistorului R2 este aleasă să fie aproximativ aceeași cu RI în starea „inactivă”. Dacă fotorezistorul este îndepărtat semnificativ, firele sale de conectare ar trebui să fie ecranate;

l) condensatoarele C/, C2 cresc stabilitatea măsurătorilor, elimină zgomotul de impuls și creează o ușoară histerezis în timpul fluctuațiilor bruște de iluminare;

m) comparatorul analog intern al MK este utilizat pentru estimarea nivelului de iluminare. Metoda utilizată este de a compara tensiunea măsurată cu „fierăstrăul” pe care MK-ul însuși îl produce la borna negativă a comparatorului (linia de intrare devine temporar la ieșire).

Fotodiode în circuitele MK

Fotodiodele aparțin clasei de dispozitive semiconductoare, a căror bază este efectul fotoelectric intern Când joncțiunea /?-A7 este iradiată de fotoni, în interiorul semiconductorului sunt generați purtători de curent. O modificare a curentului este echivalentă cu o schimbare a rezistenței, care este ușor de înregistrat și măsurat.

Fotodiodele sunt utilizate pe scară largă pentru a înregistra emisiile de lumină. Avantajul lor, în comparație cu fotorezistoarele și fototranzistoarele, este viteza mare și sensibilitatea bună.

Există două moduri principale de funcționare a fotodiodelor:

Diodă (fotodiodă, fotorezistor) cu polarizare inversă;

Generator (fotovoltaic, fotovoltaic) fără polarizare.

Modul diodă este folosit mai des și se caracterizează printr-o gamă largă

modificări ale rezistenței inverse și performanțe bune. Modul generator are următoarele dezavantaje: capacitate echivalentă mare și inerție mare. Avantajul este nivelul scăzut de autozgomot.

Fotodiodele sunt produse de următoarele companii: Vishay, OSRAM, Hamamatsu Photonics, Quartz, etc. Parametri tipici: lungime de undă 850...950 nm, sensibilitate curent 10...80 µA, lățimea modelului de radiație 15...65°, creștere /timp de cădere 2...100 ns , temperatura de funcționare -55…+ 100°С. Sensibilitatea fotodiodelor scade odată cu creșterea temperaturii și a tensiunii. Curentul de întuneric crește de 2...2,5 ori la fiecare 10°C, motiv pentru care compensarea termică este adesea introdusă în circuit.

În fig. 3.45, a...g prezintă diagrame de conectare directă a fotodiodelor la MK. În fig. 3.46, a...e prezintă circuite cu amplificatoare care utilizează tranzistoare. În fig. 3.47, a...o - cu amplificatoare pe microcircuite.

b) conectarea fotodiodei BLI la circuitul de putere. Apăsarea comutatorului SI simulează starea de iluminare a fotodiodei în timpul testelor;

c) creșterea sensibilității generale datorită conexiunii în paralel a mai multor fotodiode BLI...Bin. Fotodiodele efectuează o funcție logică de „lumină SAU”;

d) conectarea în paralel a mai multor fotodiode conectate la un fir comun;

e) conectarea secvenţială a fotodiodelor conform circuitului „lumină ŞI”. Vă permite să detectați momentul de întunecare a unuia dintre mai mulți fotodetectori iluminați de pe transportor;

f) conectarea secvenţială a mai multor fotodiode conectate la un fir comun;

g) un circuit în punte pentru pornirea fotodiodei BLI, care are sensibilitate și histerezis crescute (R6). Este necesară echilibrarea preliminară a punții cu rezistența R3.

a) fotodioda BL1 înlocuiește rezistența de bază a amplificatorului tranzistor;

b) LED-ul NI care clipește servește ca... fotodetector. În starea inițială, NI generează impulsuri electrice (nu luminoase!) cu o frecvență de „clipire” de aproximativ 2 Hz. Când este expus la iluminare externă, generația se oprește, ceea ce MK detectează prin tranzistorul VTI\

c) comutatorul de pe tranzistorul VT1 crește imunitatea la zgomot și crește abruptul marginilor semnalului de la fotosenzorul BLL / elimină interferența de la fluctuațiile de iluminare;

d) mixer de frecvență optoizolat. Intrarea MK primește un semnal cu o diferență de frecvență de modulație „luminoasă” „/, -/2” de la două LED-uri HL1 (/j) și HL2(f2). Circuitul /1 / trebuie reglat la diferența de frecvență;

e) creșterea sensibilității datorită conexiunii în paralel a două fotodiode VI, BL2. Tranzistorul VTI este în întrerupere și nu răspunde la deriva lentă a iluminării;

f) în loc de op-amp DAI, puteți utiliza un comparator analogic MK. Viteza de recepție a fotodiodei „laser” este de până la 5 Mbit/s pe un cablu de fibră optică cu o lungime de 1000… 1 km.

a) utilizarea unui amplificator de precizie DA1 (Analog Devices) pentru a asigura stabilitatea pe termen lung a semnalelor de la fotosenzorul BLI\

b) includerea non-standard a LED-ului NI IR ca fotodetector al intervalului de lungimi de undă infraroșii. Rezistorul reglează câștigul cascadei pe amplificatorul operațional DAI

c) modelator-amplificator pe cipul „televizor” DA1. Rezistorul reglează sensibilitatea fotosenzorului BLI\

d) sursa de alimentare bipolară a amplificatorului operațional DA/. Condensatorul CI elimină „soneria” la marginile semnalului care apare în timpul schimbărilor bruște de iluminare. Aceasta este o tehnică standard pentru alte scheme;

e) pentru a reduce interferența externă, amplificatorul de transimpedanță DA 1.2 (acesta este un convertor curent-tensiune) este acoperit de feedback prin integratorul DAI.3. Alimentarea amplificatorului operațional este furnizată de la linia de ieșire a MK. O tensiune de referință de 0,5 V formează adeptul DAL /;

Orez. 3.47. Scheme pentru conectarea fotodiodelor la MK prin amplificatoare pe microcircuite

(continuare):

f) fotodiodele VT, 5L2 trebuie să fie iluminate una câte una, altfel rezistența lor totală se poate dovedi atât de scăzută încât va apărea un supracurent al sursei de alimentare;

g) condensatorul C2 elimină „soneria” cu o capacitate intrinsecă mare a fotodiodei VI\

h) colormetru pe o fotodiodă BL1 (Advances Photonics), care are o sensibilitate „în formă de clopot” în intervalul 150...400 nm. Jumperul ^S/ stabilește câștigul;

i) parametrii stabili de fotorecepție în domeniul infraroșu sunt asigurați de un microcircuit de precizie Z)/1/ (Analog Devices), filtrul C4, R4...R6 și o diodă zener VDI.

j) combinație „amplificator-detector-formator” folosind un amplificator operațional DAI cu ajustare a pragului (R6)\O

Orez. 3.47. Scheme pentru conectarea fotodiodelor la MK prin amplificatoare pe microcircuite

(final):

l) comparatorul de pe cipul DA1 oferă sensibilitate ridicată și imunitate la zgomot. Rezistorul J ajustează pragul de „lumină” pentru un anumit tip de fotodiodă BL1\

l) un rezistor reglează sensibilitatea și setează punctul de funcționare al elementului logic DDI (de preferință cu caracteristica unui declanșator Schmitt, de exemplu, K561TL2);

m) BL1 - senzor RGB cu trei culori (Laser Components), DAI - amplificator de transimpedanță cu patru canale (Promis Electro Optics). Unul dintre cele patru canale analogice ale amplificatorului nu este utilizat. Semnalele de la ieșirile MK stabilesc modurile de funcționare și câștigă DA1\ o) un înregistrator extrem de sensibil al radiațiilor foto sau radiațiilor pe o fotodiodă de pin specializată VI (cele similare sunt fabricate de Hamamatsu Photonics). Elementul DA 1.1 îndeplinește funcția de transimpedanță, iar DA1.2 - un amplificator de semnal convențional.

Fototranzistoare în circuitele MK

Un fototranzistor este un dispozitiv semiconductor fotosensibil, similar ca structură cu un tranzistor bipolar sau cu efect de câmp. Diferența este că corpul său are o fereastră transparentă prin care fluxul de lumină lovește cristalul. În absența iluminatului extern, tranzistorul este închis, curentul colectorului este neglijabil. Când razele de lumină lovesc joncțiunea /?-A7 a bazei, tranzistorul se deschide și curentul colectorului său crește brusc.

Fototranzistoarele, spre deosebire de fotorezistoare, au viteză mare și, spre deosebire de fotodiode, au proprietăți de amplificare (Tabelul EVIL).

Un fototranzistor, într-o primă aproximare, poate fi reprezentat ca o fotodiodă echivalentă conectată în paralel cu joncțiunea colectorului unui tranzistor convențional. Factorul de amplificare fotocurent este direct proporțional cu /7213. prin urmare, sensibilitatea fototranzistorului este de atâtea ori mai mare decât cea a fotodiodei.

Principalul parametru care trebuie monitorizat la dezvoltarea circuitelor fototranzistoare este curentul colectorului. Pentru a nu-i depăși norma este necesară instalarea unor rezistențe suficient de mari în colector/emițător.

Fototranzistoarele sunt produse de următoarele companii: Vishay, Kingbright, Avago Technologies etc. Parametri tipici: lungime de undă 550...570 sau 830...930 nm, curent de colector în stare iluminată 0,5...10 mA, unghi de jumătate de sensibilitate 15...60°, timp de creștere/cădere 2 …6 μs, temperatură de funcționare -55…+ 100°С, conductivitate p-p-p.

Există fototranzistoare cu două și trei terminale. Se deosebesc unul de celălalt în primul rând prin absența/prezența unei ramuri de la bază.

În fototranzistoarele cu două terminale, numai colectorul și emițătorul sunt accesibile din exterior. Acest lucru face dificilă stabilizarea punctului de funcționare și face ca camera să fie dependentă de temperatura ambiantă, mai ales în condiții de lumină scăzută.

Fototranzistoarele cu două terminale și fotodiodele de dimensiuni mici sunt vizual similare ca „frații gemeni”. Testarea bornelor cu un ohmmetru ajută la aflarea „ce este ce”. Tensiunea de testare la bornele sale trebuie să fie de cel puțin 0,7 V. Dacă rezistența într-o direcție este semnificativ mai mare decât în ​​cealaltă, atunci este o fotodiodă. Dacă o rezistență mare sună în două direcții, atunci este un fototranzistor (sau o fotodiodă eșuată).

Fototranzistoarele cu trei terminale sunt mai puțin frecvente decât cele cu două terminale. Pentru a le conecta, se utilizează circuite convenționale de tranzistori, și anume, stabilizează punctul de funcționare folosind divizoare pe rezistențe, introduc feedback, compensare termică etc.

În fig. 3.48, a...e prezintă diagrame de conectare directă a fototranzistoarelor la MK. În fig. 3.49, a...h prezintă circuite cu amplificatoare cu tranzistori, în Fig. 3,50, a...g - cu amplificatoare pe microcircuite.

Orez. 3.48. Scheme pentru conectarea directă a fototranzistoarelor la MK:

a) fototranzistorul 5L/ este conectat după un circuit amplificator cu un emițător comun. Este permisă funcționarea în modul microcurent de colector (rezistența ridicată a rezistenței RI), dar acest lucru degradează stabilitatea temperaturii. În loc de o intrare ADC, microcontrolerele folosesc adesea o linie de port digital obișnuită cu o fixare a pragului stării „lumină aprinsă”/„lumină oprită”;

b) conectarea în paralel a fototranzistoarelor BL1, 5L2 crește sensibilitatea la lumină. Fototranzistoarele efectuează o funcție logică SAU pentru semnale de la diferite surse de lumină. Condensatorul C/ reduce zgomotul de impuls. Pot exista mai mult de două fototranzistoare paralele;

c) fotodetector de semnale luminoase pulsate și modulate. Dispozitivul nu răspunde la modificări lente ale iluminării datorită condensatorului de izolare C/. În loc de un rezistor, puteți utiliza rezistorul intern „pull-up” al MK;

d) fototranzistorul BLI este conectat conform circuitului follower emițător. Condensatorul C/ reduce interferența „luminii” pulsate și interferențele electrice puternice care se pot „scurge” la intrarea MK atunci când fototranzistorul este în stare închis;

e) într-un fototranzistor BLI cu trei terminale, robinetul de bază este utilizat pentru a organiza feedback-ul prin tranzistorul VTI. Filtrul RI, C1 blochează semnalele de flux luminos cu o frecvență de modulație sub 100 Hz (pentru a elimina senzorul de la declanșarea „pâlpâirii” lămpilor incandescente);

f) condensatorul C/ și tranzistorul VT1 organizează un „filtru trece-înalt de lumină” pentru a suprima semnalele de flux luminos cu o frecvență de modulație sub 80 Hz. Acest lucru previne trecerea interferențelor cauzate de „pâlpâirea” lămpilor incandescente dintr-o rețea de 50 Hz la intrarea MK.

a) nodul de intrare al „pistolului ușor” din consola de jocuri video „Dendy”. Fototranzistorul BL1 este direcționat către ecranul televizorului. Rezistorul /?2 reglează domeniul de recepție;

b) tranzistorul cu efect de câmp VTI se potrivește cu rezistențele RI și R2\

c) un amplificator în două trepte bazat pe tranzistori cu conductivitate diferită KG/, KT’2 asigură o sensibilitate crescută a fotosenzorului VI\

d) o versiune îmbunătățită a fotosenzorului pentru „pistolul ușor” cu ajustare automată la diferite luminozități de fundal. Elementele VTI, R1, R2, formează un stabilizator dinamic de curent;

e) rezistența R2 este selectată într-o astfel de poziție încât tranzistorul VTI să fie deschis în absența iluminării fototranzistorului BLL. Condensatorul C1 filtrează zgomotul;

f) un declanșator Schmitt pe tranzistoarele cu efect de câmp VTI, KT’2 determină pragul de răspuns al fotosenzorului BL1. Condensatorul C1 elimină interferența „luminii” pulsate;

g) Diodele VD1 cresc imunitatea la zgomot a amplificatorului bazat pe tranzistorul VTI\0

h) amplificator în trei trepte pe tranzistoare KG/... cu indicarea vizuală a recepției coletelor de la senzorul infraroșu ^L/ LED HL1.

Orez. 3,50. Scheme pentru conectarea fototranzistoarelor la MK prin amplificatoare pe microcircuite:

a) senzor fototranzistor BLI cu comparator integral DAI wc gamă largă de control al parametrilor folosind două rezistențe variabile R2, R3\

b) Declanșatorul Schmitt pe cipul logic DZ) / îmbunătățește imunitatea la zgomot și crește abruptul marginilor semnalului provenit de la fototranzistorul VI\

c) fototranzistorul ^L/ este conectat la un comparator extern integrat DA1 pentru a crește precizia de funcționare. Condensatorul C/ mărește abruptul marginilor semnalului;

d) un filtru trece-bandă pe cipul de decodor DA/ton (National Semiconductor) prelucrează semnalele de lumină modulată în impulsuri primite de fototranzistorul BLI. Frecvența centrală a filtrului este determinată de formula /^„[kHz] = 1 / (/?2[kOhm]-C4[μF]). Lățimea de bandă a filtrului este invers proporțională cu capacitatea condensatorului C2. Rezistorul /?/ setează nivelul optim al semnalului de intrare pentru DAI în intervalul 100…200 mV.

Articole noi

● Proiectul 13: Fotorezistor. Procesăm iluminarea prin aprinderea sau stingerea LED-urilor

În acest experiment ne vom familiariza cu un senzor analogic pentru măsurarea iluminării - un fotorezistor (Fig. 13.1).

Componente necesare:

O utilizare comună a unui fotorezistor este măsurarea iluminării. În întuneric rezistența sa este destul de mare. Când lumina lovește un fotorezistor, rezistența scade proporțional cu iluminarea. Diagrama pentru conectarea unui fotorezistor la Arduino este prezentată în Fig. 13.2. Pentru a măsura iluminarea, este necesară asamblarea unui divizor de tensiune, în care brațul superior va fi reprezentat de un fotorezistor, brațul inferior de un rezistor convențional de o valoare suficient de mare. Vom folosi un rezistor de 10 kOhm. Conectăm brațul din mijloc al divizorului la intrarea analogică A0 a Arduino.

Orez. 13.2. Schema de conectare pentru fotorezistor la Arduino

Să scriem o schiță pentru citirea datelor analogice și trimiterea lor către portul serial. Conținutul schiței este prezentat în Lista 13.1.

Lumină int; // variabilă pentru stocarea datelor fotorezistoare void setup()( Serial.begin(9600); ) buclă goală ()(lumină = analogRead(0); Serial.println(lumină); delay(100); )
Ordine de conectare:

1. Conectați fotorezistorul conform diagramei din Fig. 13.2.
2. Încărcați schița din Lista 13.1 pe placa Arduino.
3. Reglăm manual iluminarea fotorezistorului și observăm ieșirea valorilor în schimbare către portul serial, amintim citirile când camera este complet iluminată și când fluxul luminos este complet blocat.

Acum să creăm un indicator luminos folosind un rând de LED-uri de 8 LED-uri. Numărul de LED-uri aprinse este proporțional cu iluminarea curentă. Asamblam LED-urile conform diagramei din Fig. 13.3, folosind rezistențe de limitare cu o valoare nominală de 220 Ohmi.

Orez. 13.3. Schema de conectare pentru fotorezistor și LED-uri la Arduino


Conținutul schiței pentru afișarea iluminării curente pe o linie de LED-uri este prezentat în Lista 13.2.

// Pin de conectare LED const int leds=(3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ); const int LUMINĂ=A0; // Pin A0 pentru intrarea fotorezistorului const int MIN_LIGHT=200 ; // Scăderea pragului de iluminare const int MAX_LIGHT=900 ; // pragul superior de iluminare // Variabilă pentru stocarea datelor fotorezistoare int val = 0 ; void setup(){ // Configurați pinii LED ca ieșire pentru (int i=0;i<8 ;i++) pinMode(leds[i],OUTPUT); } buclă goală ()( val = analogRead(LUMINĂ); // Citiți citirile fotorezistorului // Folosind funcția map(). val = map(val, MIN_LIGHT, MAX_LIGHT, 8, 0); // limită astfel încât să nu depășească limitele val = constrain(val, 0 , 8 ); // aprinde numărul de LED-uri proporțional cu iluminarea, // stinge restul pentru (int i=1;i<9 ;i++) { if (i>=val) // aprinde LED-urile digitalWrite(led-uri,HIGH); altfel // stinge LED-urile digitalWrite(led-uri,LOW); ) întârziere(1000); // pauză înainte de următoarea măsurătoare }
Ordine de conectare:

1. Conectați fotorezistorul și LED-urile conform diagramei din Fig. 13.3.
2. Încărcați schița din Lista 13.2 pe placa Arduino.
3. Reglăm manual iluminarea fotorezistorului și determinăm nivelul actual de iluminare după numărul de LED-uri aprinse (Fig. 13.3).

Luăm limitele inferioare și superioare de iluminare din valorile memorate atunci când efectuăm experimentul folosind schița anterioară (Listing 13.1). Scalam valoarea intermediară de iluminare cu 8 valori (8 LED-uri) și aprindem numărul de LED-uri proporțional cu valoarea dintre limitele inferioare și superioare.

Listări de programe

Continuăm seria de lecții „”. Astăzi conectăm un fotorezistor (fotocelulă) la placa Arduino. Fotorezistoarele sunt folosite la roboți ca senzori de lumină. Articolul conține instrucțiuni video, lista de programe, diagrama de conectare și componentele necesare.

Fotorezistor- un rezistor a cărui rezistență depinde de luminozitatea luminii care cade pe el. În modelul nostru, LED-ul se aprinde numai dacă luminozitatea luminii de deasupra fotorezistorului este mai mică decât o anumită luminozitate poate fi reglată prin software.

Fotorezistoarele sunt folosite în robotică ca senzori de lumină. Fotorezistorul încorporat în robot vă permite să determinați gradul de iluminare, să determinați zonele albe sau negre de pe suprafață și, în conformitate cu aceasta, să vă deplasați de-a lungul unei linii sau să efectuați alte acțiuni.

Instrucțiuni video pentru asamblarea unui model Arduino cu un fotorezistor:

Pentru a asambla un model cu un servomotor, vom avea nevoie de:

  • Placa Arduino
  • 6 fire tată-tată
  • fotorezistor
  • LED
  • rezistor de 220 ohmi
  • Rezistor de 10 kOhm
  • Programul Arduino IDE, care poate fi descărcat de pe site-ul Arduino.

Schema de conectare pentru modelul Arduino cu fotorezistor:

Schema de conectare a fotorezistorului pe Arduino

Următorul program este potrivit pentru acest model (puteți copia pur și simplu programul în Arduino IDE):

int led = 13; //variabilă cu numărul pin LED
int ldr = 0; //și fotorezistor
void setup() // procedura de configurare
{
pinMode(led, OUTPUT); //indică faptul că LED-ul este o ieșire
}
void loop() //buclă de procedură
{
dacă (analogRead(ldr)< 800) digitalWrite(led, HIGH);
//dacă indicatorul de iluminare este mai mic de 800, porniți LED-ul
else digitalWrite(led, LOW); //în caz contrar, opriți-l
}

Iată cum arată modelul Arduino asamblat cu un fotorezistor:

Model gata pentru conectarea unui fotorezistor pe Arduino

Dacă LED-ul nu răspunde la schimbările de iluminare, atunci încercați să schimbați numărul 800 în program, dacă este pornit tot timpul, reduceți-l, dacă nu este pornit, creșteți-l.

Postări de lecție:

  1. Prima lectie:
  2. A doua lectie:
  3. A treia lecție:
  4. A patra lecție:
  5. A cincea lecție:
  6. A șasea lecție:
  7. A șaptea lecție:
  8. A opta lecție:
  9. A noua lecție:

Toate postările site-ului „Entertaining Robotics” prin etichetă.

Noastre canal YouTube, unde sunt publicate lecții video.

Fotorezistor
IMHO o specie pe cale de dispariție. Ultima dată când l-am văzut a fost când eram copil. De obicei, este o bucată rotundă de metal cu o fereastră de sticlă în care poți vedea așa ceva. Când este iluminată, rezistența sa scade, deși ușor, cu un factor de trei până la patru.

Fototranzistor
În ultima vreme le întâlnesc în continuare o sursă inepuizabilă de fototranzistori sunt unitățile de disc de cinci inchi. Ultima dată, la prețul murdăriei, am luat 5 bucăți de eșarfe convertoare de discuri la o piață de vechituri radio, unde tranzistoarele de lumină sunt amplasate vizavi de găurile pentru controlul înregistrării și rotației dischetei. Există, de asemenea, un fototranzistor dublu (și poate o fotodiodă, în funcție de norocul tău) într-un mouse obișnuit cu bilă.
Arată ca un LED obișnuit, doar corpul este transparent. Cu toate acestea, LED-urile sunt, de asemenea, aceleași, așa că este greu de confundat care este care. Dar nu contează, partizanul poate fi calculat cu ușurință cu un multimetru obișnuit. Este suficient să porniți ohmetrul dintre emițătorul său și colector (nu are bază) și să străluciți o lumină asupra lui, iar rezistența sa se va prăbuși pur și simplu catastrofal - de la zeci de kilo-ohmi la doar câțiva ohmi. Cel pe care îl am în detectorul de rotație a vitezei din robot își schimbă rezistența de la 100 kOhm la 30 Ohm. Un fototranzistor funcționează ca unul obișnuit - reține curentul, dar acțiunea de control aici nu este curentul de bază, ci fluxul luminos.

Fotodiodă
În exterior, nu este diferit de un fototranzistor sau un LED obișnuit într-o carcasă transparentă. De asemenea, uneori există fotodiode antice în carcase metalice. De obicei, acestea sunt dispozitive sovietice, mărci FD-cheto acolo. Este un cilindru metalic cu o fereastră la capăt și fire care ies din spate.

Spre deosebire de un fototranzistor, acesta poate funcționa în două moduri diferite. În fotovoltaic și fotodiodă.
În prima versiune, fotovoltaică, fotodioda se comportă ca o baterie solară, adică dacă luminezi pe ea apare o tensiune slabă la borne. Se poate intari si aplica =). Dar este mult mai ușor să lucrezi în modul fotodiodă. Aici aplicăm tensiune inversă fotodiodei. Deoarece, deși este o fotografie, este o diodă, tensiunea nu va merge în direcția opusă, ceea ce înseamnă că rezistența sa va fi aproape de o întrerupere, dar dacă este iluminată, dioda va începe să fie foarte puternic subminată și rezistența sa va scădea brusc. Și brusc, cu câteva ordine de mărime, ca un fototranzistor.

Spectru
Pe lângă tipul de dispozitiv, are și un spectru de lucru. De exemplu, un fotodetector focalizat pe spectrul infraroșu (și majoritatea acestora) practic nu reacționează la lumina unui LED verde sau albastru. Reacționează slab la o lampă fluorescentă, dar răspunde bine la o lampă incandescentă și un LED roșu și nu este nimic de spus despre infraroșu. Așa că nu fi surprins dacă senzorul tău foto nu reacționează bine la lumină, poate ai făcut o greșeală cu spectrul.

Conexiune
Acum este timpul să arătăm cum să-l conectați la microcontroler. Cu un fotorezistor totul este clar, nu există probleme aici - îl iei și îl conectezi conform diagramei.
Este mai complicat cu o fotodiodă și un fototranzistor. Este necesar să se determine unde se află anodul/catodul sau emițătorul/colectorul acestuia. Acest lucru se face simplu. Luați un multimetru, îl puneți în modul de testare a diodelor și îl conectați la senzor. Multimetrul în acest mod arată căderea de tensiune pe diodă/tranzistor, iar căderea de tensiune aici depinde în principal de rezistența sa U=I*R. Îl iei și iluminezi senzorul, monitorizând citirile. Dacă numărul scade brusc, atunci ați ghicit corect și firul roșu este pe catod/colector, iar firul negru este pe anod/emițător. Dacă nu se schimbă, schimbați pinii. Dacă nu ajută, atunci fie detectorul este mort, fie încercați să obțineți o reacție de la LED (apropo, LED-urile pot servi și ca detectoare de lumină, dar nu totul este atât de simplu. Cu toate acestea, când am timp, vă voi arăta această perversiune tehnologică).

Acum despre funcționarea circuitului, totul este elementar aici. În stare întunecată, fotodioda nu trece curent în sens opus, fototranzistorul este și el închis, iar fotorezistorul are o rezistență foarte mare. Rezistența de intrare este aproape de infinit, ceea ce înseamnă că intrarea va avea tensiune de alimentare completă, adică unitatea logică. De îndată ce acum iluminați dioda/tranzistorul/rezistorul, rezistența scade brusc, iar terminalul se dovedește a fi ferm plantat pe pământ, sau foarte aproape de sol. În orice caz, rezistența va fi mult mai mică decât rezistența de 10 kOhm, ceea ce înseamnă că tensiunea va scădea brusc și va fi undeva la nivelul zero logic. În AVR și PIC, nici măcar nu trebuie să instalați o rezistență va fi suficientă. Deci DDRx=0 PORTx=1 și vei fi fericit. Ei bine, întoarce-l ca pe un buton obișnuit. Singura dificultate care poate apărea cu un fotorezistor este că rezistența acestuia nu scade atât de puternic, așa că poate să nu ajungă la zero. Dar aici vă puteți juca cu dimensiunea rezistenței de tragere și vă puteți asigura că schimbarea rezistenței este suficientă pentru a trece prin nivelul logic.

Dacă trebuie doar să măsurați iluminarea și să nu capturați în mod prostesc lumina/întunericul, atunci va trebui să conectați totul la ADC și să faceți variabilă rezistența de tragere pentru a ajusta parametrii.

Există, de asemenea, un tip avansat de senzori foto - TSOP există un detector de frecvență și un amplificator încorporat, dar voi scrie despre asta puțin mai târziu.

Z.Y.
Am niște probleme aici, așa că site-ul va fi foarte lent cu actualizarea, cred că va fi până la sfârșitul lunii. Apoi sper să revin la ritmul anterior.

  1. Fototoresist: http://ali.ski/5GDvP7
  2. Diode și rezistențe: http://fas.st/KK7DwjyF
  3. Placă de dezvoltare: http://ali.ski/rq8wz8
  4. Arduino uno: http://ali.ski/gC_mOa

În acest tutorial vom conecta un fotorezistor la Arduino. care va controla LED-ul încorporat.

Fotorezistor: rezistența fotorezistoarelor scade atunci când sunt expuse la lumină și crește în întuneric. Fotorezistoarele sunt ușor de utilizat, dar reacționează destul de lent la modificările nivelului de lumină și au o eficiență foarte scăzută. precizie. De obicei, rezistența fotorezistoarelor poate varia de la 50 ohmi în lumina zilei până la mai mult de 10 megaohmi în întuneric.

Vom conecta fotorezistorul în sine la masă printr-un rezistor de 10 kOhm și vom conecta același picior la pinul analog Arduino A0, al doilea picior al fotorezistorului va fi conectat la Arduino de 5 volți. Toate acestea sunt prezentate clar în diagrama de la începutul articolului.

După conectarea corectă a fotorezistorului la Arduino, trebuie să copiați codul de mai jos, să-l lipiți în programul Arduino ide și să încărcați tot acest cod de program în Arduino.

Int PhotosensorPin = A0; //Indicați pinul la care este conectat fotorezistorul unsigned int sensorValue = 0; //Declară o variabilă pentru a stoca valori. void setup() ( pinMode(13, OUTPUT); Serial.begin(9600); ) void loop() (sensorValue = analogRead(PhotosensorPin); // Citiți valorile de la fotorezistor if(sensorValue<700) digitalWrite(13, HIGH); //Включаем else digitalWrite(13, LOW); // Выключаем Serial.print(sensorValue, DEC); //Вывод данных с фоторезистора (0-1024) Serial.println(""); delay(500); }

După încărcarea codului programului în Arduino, trebuie să deschideți monitorul portului.

Acum, dacă lumina cade pe fotorezistor și LED-ul încorporat este stins, acoperiți fotorezistorul cu mâna și veți vedea că la un moment dat LED-ul se va aprinde! De asemenea, puteți vedea modificări ale valorii de la fotorezistor în monitorul portului.

O demonstrație a modului în care funcționează fotorezistorul poate fi văzută în videoclipul de mai jos.

Video: