Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie Sie mit Arduino die Lichtstärke in einer Umgebung effizient messen können, sind Sie hier richtig. In diesem Artikel erklären wir Schritt für Schritt, wie man das mit einem LDR-Fotowiderstand, auch Fotowiderstand genannt, macht. Bei diesen kleinen Wunderwerken der Technik handelt es sich um elektronische Komponenten, die ihren Widerstand je nach Lichteinfall ändern können, was endlose Möglichkeiten für Elektronik- und Automatisierungsprojekte eröffnet.
Die Einsatzmöglichkeiten des Lichtsensors mit Arduino sind vielfältig: von automatischen Beleuchtungssystemen bis hin zu Robotern, die sich anhand von Licht orientieren. Das Beste daran ist, dass es sich um eine erschwingliche und einfach zu verwendende Komponente handelt. Hier geben wir Ihnen alle notwendigen Informationen, damit Sie Ihr eigenes Lichtmesssystem mit Arduino bauen und dessen volles Potenzial nutzen können.
Was ist ein LDR und wie funktioniert er?
Eine LDR (Lichtabhängiger Widerstand) Es handelt sich um einen Widerstand, dessen Größe abhängig von der auf ihn einfallenden Lichtmenge variiert. Bei Dunkelheit ist der Widerstand sehr hoch und erreicht Werte von bis zu 1 MOhm. Im Gegenteil, wenn der LDR reichlich Licht erhält, sinkt der Widerstand erheblich und erreicht bei intensivem Licht Werte zwischen 50 und 100 Ohm.
Seine Funktionsweise basiert auf dem Prinzip der Leitfähigkeit von Halbleitermaterialien. Beim Empfang von Licht regen Photonen die Elektronen im Material an, was den Stromfluss erleichtert und somit den Widerstand verringert. Dieser Sensortyp ist sehr nützlich für Anwendungen, bei denen eine relative Messung des Lichts in der Umgebung erforderlich ist.
LDR-Funktionen
Diese Komponente ist aufgrund ihrer geringen Kosten und Benutzerfreundlichkeit sehr beliebt. Typische Widerstandswerte reichen von 1 MOhm bei völliger Dunkelheit bis zu 50-100 Ohm bei hellem Licht. Es ist jedoch erwähnenswert, dass sie nicht die präzisesten Sensoren sind, wenn Sie die Beleuchtungsstärke (Licht in Lux) genau messen möchten, da sie durch Faktoren wie die Temperatur beeinflusst werden können.
Die Widerstandsschwankung erfolgt recht langsam, was je nach Modell zwischen 20 und 100 Millisekunden dauert. Damit eignet es sich nicht zur Erkennung schneller Lichtwechsel, wie sie beispielsweise bei wechselstrombetriebenen Leuchten auftreten, bietet aber eine hervorragende Stabilität bei konstanteren Lichtverhältnissen.
Während LDRs eignen sich besser zur Messung von Lichttrends Die Bereitstellung präziser Daten, ihre geringen Kosten und die einfache Integration in Arduino-Boards machen sie zu einem idealen Sensor für DIY-Projekte.
Schalt- und Anschlussplan
Damit der Arduino die Widerstandsschwankung des LDR messen kann, ist es notwendig, den Sensor an einem sogenannten A zu montieren Spannungsteiler. Dies ist eine sehr einfache Schaltung, die aus dem LDR und einem in Reihe geschalteten Festwiderstand besteht. Der LDR wird zwischen der Eingangsspannung (z. B. 5 V auf der Platine) platziert Arduino Uno) und den analogen Eingangspin, und der Festwiderstand ist zwischen Pin und Masse (GND) geschaltet.
Der Wert des festen Widerstands beträgt normalerweise 10 kOhm, kann jedoch je nach der Empfindlichkeit, die Sie bei Ihrer Messung erreichen möchten, variieren.
Assembly- und Codebeispiele
Um ein Basissystem mit Arduino und einem LDR aufzubauen, müssen Sie zunächst die folgenden Elemente verbinden:
- Ein Ende des LDR an die 5-V-Versorgung.
- Das andere Ende des LDR an den Analogeingang (z. B. A0) und gleichzeitig an einen Festwiderstand, der mit Masse verbunden wird.
Mit diesem Setup können Sie mit dem Lesen der Werte beginnen, die der LDR über den Analogeingang bereitstellt. Der folgende Code ist ein einfaches Beispiel zum Lesen dieser Werte:
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);
}Dieser Code druckt Werte zwischen 0 (d. h. wenn kein Licht vorhanden ist) und 1023 (maximal empfangenes Licht). Diese Werte sind proportional zum vom LDR wahrgenommenen Licht.
Das Verhalten des Widerstands als Funktion des Lichts
Wie bereits erwähnt, nimmt der Widerstand des LDR ab, je mehr Licht er erhält. Um eine zu erhalten präzise Messung der Lichtmenge, müssen Sie die Widerstandswerte Ihres LDR bei verschiedenen Lichtverhältnissen kennen.
Bei der GL55-Serie beispielsweise liegen die Werte bei Lichteinfall zwischen 5 kΩ und 200 kΩ und bei Dunkelheit zwischen 500 kΩ und 10 MΩ. Da diese Werte von Modell zu Modell unterschiedlich sein können, ist es immer ratsam, das Datenblatt des Sensorherstellers zu konsultieren.
Eine interessante Besonderheit des LDR ist das Seine Empfindlichkeit ist im grünen Lichtanteil des Spektrums am größten., etwa bei Wellenlängen von 540 nm. Das bedeutet, dass LDRs besser auf grünes Licht reagieren als andere Teile des sichtbaren Spektrums.
Praktische Anwendungen
Die Einsatzmöglichkeiten von LDRs, die mit einem Arduino verbunden sind, sind nahezu endlos. Zu den praktischsten gehören automatische Beleuchtungssysteme, bei denen die Schaltung je nach erkanntem Lichtniveau die Beleuchtung aktivieren oder deaktivieren kann. Sie werden auch verwendet für Licht folgende Roboter und Hausautomationssysteme.
Sie können beispielsweise ein System erstellen, bei dem bei abnehmendem Lichtniveau eine LED aufleuchtet, um den Lichtmangel auszugleichen. Hier ist ein einfaches Codebeispiel:
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);}Dieses kleine Programm liest den LDR-Wert und schaltet die LED ein, wenn die Lichtstärke unter dem eingestellten Schwellenwert liegt. Andernfalls wird es ausgeschaltet. Ein einfaches, aber äußerst funktionales Beispiel für Beleuchtungsautomatisierungsprojekte.
Einschränkungen und Vorsichtsmaßnahmen
Obwohl die Verwendung eines LDR in vielen Projekten sehr praktisch ist, ist es wichtig, einige seiner Einschränkungen zu berücksichtigen:
- Sie sind nicht sehr genau, wenn Sie die genaue Lichtintensität in Lux messen möchten.
- Sein Verhalten kann je nach Temperatur variieren.
- Sie funktionieren am besten, um größere Lichtveränderungen und keine schnellen Schwankungen zu erkennen.