Делаем датчик освещенности для включения света: схемы, видео
Часто в нашей жизни бывают такие ситуации, когда вам нужно каждый день с наступлением рассвета включать свет в помещении, а затем с наступлением темноты выключать его. Чаще всего это делают в закрытых помещениях, где нужно имитировать световой день. Такие манипуляции нужны для того, чтобы выращивать растения или содержать некие виды животных, которые нуждаются в точном соблюдении режима дня и ночи.Поскольку время закатов и рассветов зависит от времени года, значит применять суточные таймеры на включение освещения – это невыход из сложившейся ситуации. И тут на помощь всегда придет датчик освещенности или иными словами фотореле. Это устройство, регистрирующее интенсивность света, попадающего на него. То есть когда солнце взойдет и света будет много, на выходе автоматически установится лог.1, а когда солнце заходит за горизонт – лог.0 и происходит автоматическое выключение света до наступления следующего утра. Область, в которой можно применять такой датчик освещения, достаточно велика и ограничивается лишь вашей фантазией.
Их часто используют для подсветки шкафов с целью освещать его при открытии дверей.На рисунке ниже вы увидите схему датчика освещенности:
Можно использовать импортные фоторезисторы. Они компактные, но цена на них порой «кусается». Вот несколько примеров импортных фоторезисторов: GL5516 и VT93N1.
Есть и отечественные фоторезисторы, к примеру, СФ-21 или ФСД-1, которые тоже можно использовать. Такие фоторезисторы и работать будут не хуже, и стоят намного меньше.
Если вдруг сложилось так, что очень нужен датчик освещенности, но неоткуда взять фоторезистор – выход есть всегда. Возьмите старый германиевый транзистор в круглом металлическом корпусе и отпилите от него верхушку. Такая манипуляция позволит оголить кристалл транзистора.
На фото ниже вы можете увидеть такой транзистор. Открывая крышку, старайтесь не повредить кристалл. Для этого подойдут любые доступные у вас резисторы в круглом корпусе, к примеру, советские германиевые МП14, МП101, МП16, П27, П29. После того, как кристалл «модифицированного» транзистора открыт, сопротивление перехода К-Э будет напрямую зависеть от интенсивности света, падающего на кристалл. Вместо фоторезистора нужно впаять эмиттер транзистора и коллектор, вывод базы нужно просто откусить и все.В схеме использован операционный усилитель. Также вы можете подобрать любой другой одинарный усилитель, главное, чтобы он подходил по цоколю. К примеру, есть широко используемые и доступные усилители TL081 и TL071. Транзистор, представленный в схеме – любой маломощный, имеющий структуру NPN. В нашем случае прекрасно подойдут KT3102, BC547 или КТ503. Этот транзистор хорошо коммутирует нагрузку. Как нагрузку можно использовать реле или небольшой отрезок светодиодной ленты. Если нагрузка мощная – подключайте ее с помощью реле.
В схеме вы также можете увидеть диод D1, он предназначен для гашения импульсов самоиндукции обмотки реле. К выходу OUT подключают нагрузку. Питание схемы равно напряжению в 12 вольт. От выбора фоторезистора и будет зависеть номинал подстроечного резистора. Если у фоторезистора среднее сопротивление в 50 кОм – подстроечный резистор должен иметь большее сопротивление раза в два-три так точно (100-150 кОм). У резистора с рисунка СФД-1 сопротивление равное более 2МОм, а подстроечный резистор в свою очередь рассчитан на 5 МОм. Бывают фоторезисторы с меньшим количеством «Мом».
Как собрать датчик освещенности
Для того, чтобы собрать наш датчик освещенности – переходим от слов к действиям. Первым делом нужно соорудить печатную плату. Для этого воспользуйтесь методом ЛУТ. К статье я добавил и файл с печатной платой. Запомните! Перед печатью отзеркаливать не нужно. Скачать плату: тут Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера
Плата, которую вы увидите на рисунке ниже, рассчитывалась на установку фоторезистора ФСД-1 (отечественный) и подстроечного резистора СА14NV.
Также я добавил вам несколько фотографий из самого процесса.
Как настроить датчик
Во время первого включения светодиод, расположенный на плате, либо будет полностью погашен, либо будет светится. Чтобы изменить состояние светодиода – аккуратно вращайте подстроечный резистор. Наглядно увидеть работу датчика вы можете, посмотрев видео ниже. Вдохновенья вам и успехов в начинаниях!Как из винта и куска проволоки сделать фоторезистор | Сделай Сам — Своими Руками
Многим известно, что фоторезистор – простой электрический элемент для создания датчика освещенности. Вкупе с мостом Уинстона он достаточно часто используется в качестве автомата для отключения искусственного освещения. Еще с его помощью можно получить элементарную солнечную батарею.
Принцип действия такого устройства основан на использовании пиро чувствительного элемента. Но существуют и альтернативные варианты создания фотоэлектрической структуры на обычном винте. Увидеть, как это работает, можно проведя небольшой тест. Для этого понадобится короткий винт с гайкой, кусочек твердой медной проволоки, суперклей, шприц, спиртовка и небольшая подложка.
Начать изготовление прототипа можно с наполнения для удобства шприца спиртосодержащей жидкостью.
Увлекательный эксперимент: фоторезистор из винта и проволоки
Далее нужно хорошо окислить медный провод, сделав из него своеобразный диод, так как оксид меди проводит электрический ток только в одном направлении, а в противоположном блокирует.
Окисление выполняется пламенем, но сгоревшая изоляция испортит результат, поэтому предварительно ее нужно зачистить.
Оголенную медную жилу необходимо хорошо прожечь в пламени спиртовки до ее равномерного почернения.
Теперь на подложку (гайкой к основанию) суперклеем приклеивается винт. Подготовленные медный проводник выгибается так, чтобы его можно было также закрепить клеем к выбранному основанию, подключить к нему измерительный прибор, и одновременно его кончик находился в 2-3 мм над канавкой головки винта, но не касался металла.
Канавка осторожно заполняется спиртом. Жидкость заливается из шприца, так как необходимо, чтобы ее уровень совпадал с верхней плоскостью головки.
Теперь осталось подключить к свободному концу проволоки и винту милливольтметр, чтобы измерить прибором показания в различных условиях.
Затеняя винт рукой от света можно наблюдать, что падение напряжения в цепи, в зависимости от освещенности, составляет 300-400 мВ.
Если же использовать искусственный источник света (в данном случае обычную лампочку), можно добиться разницы в 1/5, то есть около 1000-1300 мВ.
В результате можно утверждать, что мы получили требуемую структуру. В ней спирт, находящийся между винтом и медным проводом, создает напряжение под действием света. Значение этого напряжения может меняться в зависимости от освещенности. Существенные искажения проводимых измерений дают спиртовые испарения, поэтому для получения более эффективного результата необходимо изолировать головку винта и задействованный с ней кончик медной проволоки герметичной среде.
Смотрите видео
Эксперимент: как в домашних условиях покрыть деталь медью, никелем, латунью и алюминием при помощи электролиза
Поделиться в социальных сетях
Вам может понравиться
Датчик света Arduino с использованием фоторезистора (LDR)
В этом руководстве по датчику света Arduino я расскажу об основах настройки фоторезистора, чтобы вы могли легко обнаруживать изменения в освещении.
Это маленькое устройство может быть очень удобным во многих проектах, где важно измерять количество света.
Этот урок невероятно прост, но мы надеемся, что он объяснит и покажет, как вы можете использовать фоторезистор в своем следующем проекте. Вам не понадобится много оборудования, большая часть которого будет базовыми деталями, которые, вероятно, уже были бы у вас, если бы вы купили стартовый комплект электроники.
Это очень похоже на учебник по датчику Raspberry Pi LDR, но наша схема и код намного проще. Это связано с тем, что Arduino имеет аналоговые контакты, что позволяет очень легко считывать значение с чего-то, например, с аналогового датчика.
Оборудование
Оборудование, которое вам понадобится для этого руководства по датчику света Arduino, довольно простое, как я упоминал ранее.
Светодиоды, которые я использую, предназначены только для некоторой визуальной обратной связи, поэтому они не важны, если вы хотите читать выходные переменные в командной строке.
Рекомендуется
Дополнительно
- 3 резистора 100 Ом
- Красный светодиод
- Зеленый светодиод
- Желтый светодиод
Видео
Если вы хотите увидеть, как я шаг за шагом прохожу это руководство, обязательно проверьте из моего видео ниже.
Это видео является отличным способом обучения, так как вы можете увидеть, как продвигается обучение и как все работает.
Полное письменное руководство вы можете посмотреть прямо под видео.
Adblock удаляет видео? Поддержите нас, подписавшись на наш сервис без рекламы.
Схема датчика света Arduino
Схема, которую нам нужно построить, довольно проста, и у вас не должно возникнуть особых проблем с ее настройкой. Я кратко упомяну каждую из частей, которые в нем находятся, и то, как собрать все это вместе.
Светочувствительный датчик, также известный как фоторезистор, — это часть оборудования, которое мы будем использовать для определения того, насколько светло или темно.
В темноте резистор будет иметь очень высокое сопротивление до 10 МОм. Когда он светлый, он будет иметь сопротивление всего в несколько сотен Ом.
Часто можно приблизительно узнать сопротивление, просмотрев техпаспорт устройства. Скорее всего, это относится к единице освещенности в люксах и предоставляет вам информацию о приблизительном сопротивлении при определенном количестве люксов.
Светодиоды в нашей схеме будут отображать текущую величину сопротивления фоторезистора.
- Зеленый будет при низком сопротивлении ( Много света ).
- Желтый будет при среднем сопротивлении LDR ( Шейди ).
- Наконец, красный будет обозначать, когда он имеет высокое сопротивление ( Very Dark ).
1. Сначала подключите провод 5 В от Arduino к положительному контакту на макетной плате.
2. Затем прикрепите штифт заземления к шине заземления.
3. Теперь поместите фоторезистор на макетную плату.
- Подсоедините провод с одного конца к плюсовой шине.
- На другом конце провода вернуться к A0 (аналоговый).
- Наконец, с другой стороны провода добавьте резистор на 220 Ом, который идет к шине заземления.
4. Поместите 3 светодиода на макетную плату. (Зеленый, желтый, красный)
- К каждому из светодиодов добавьте резистор 100 Ом и подключите его к шине заземления.
- Теперь подключите провод к Arduino для каждого светодиода. Красный к контакту 4, желтый к контакту 3 и, наконец, зеленый к контакту 2.
5. Теперь мы готовы включить его и развернуть код. Если у вас возникли проблемы, пожалуйста, обратитесь к диаграмме ниже.
Код
Как и схема, код для этого руководства по фоторезисторам Arduino очень прост для понимания. Опять же, это просто описание основ этой классной части электроники, если вы хотите увидеть некоторые возможные реализации, тогда ознакомьтесь с некоторыми идеями, которые у меня есть в нижней части этого руководства.
Если вы хотите загрузить код, вы можете найти его для загрузки в нашем Git-репозитории датчика освещенности.
Прежде чем мы начнем что-либо делать, нам сначала нужно настроить все наши переменные. Для этой программы нам понадобятся 4 переменные для хранения номеров контактов и 1 переменная для хранения значения аналогового контакта. Это все целые числа.
Установите все контакты светодиодов в качестве выходов. Вам не нужно беспокоиться о настройке аналогового вывода.
Цикл довольно прост и не должен быть слишком сложным для понимания того, что происходит. Сначала мы получаем значение с аналогового вывода, это фоторезистор.
Получив значение, мы сравниваем его и включаем соответствующий светодиод. Например, красный светодиод будет гореть, когда темно, желтый — при тени и, наконец, зеленый — при свете. После этого мы задерживаемся на 200 мс, переводим все светодиоды в низкий уровень и снова проверяем.
Когда вы закончите, просто загрузите его в Arduino, и ваша схема должна ожить.
Возможно, вам придется повозиться со значениями внутри операторов if, поскольку они могут варьироваться в зависимости от условий освещения.
Устранение неполадок
Теперь, если вы обнаружите, что что-то работает не так, как вам хотелось бы, самое время ввести некоторые строки отладки. Если вы не знаете, как настроить отладку, обязательно ознакомьтесь с моим руководством по последовательному монитору Arduino.
Я бы посоветовал настроить строку отладки, сообщающую вам значение ввода LDR. Это может варьироваться, поэтому вам может потребоваться изменить значения в коде на то, что лучше работает в ваших условиях (снаружи, внутри и т. д.).
Распространенная проблема заключается в том, что свет, излучаемый красным светодиодом, заставляет датчик света думать, что есть свет. Мой лучший совет для этого — отодвинуть датчик освещенности от красного светодиода как можно дальше.
Возможные реализации
Существует так много проектов Arduino, в которые можно внедрить фоторезистор.
Я быстро упомяну лишь некоторые из них, о которых я подумал, пока писал этот урок.
- Вы можете использовать фоторезистор в световой сигнализации, которая предупреждает вас, если в комнате становится темно или светло. Кроме того, вы можете использовать ту же настройку, что и прикроватный будильник, который становится громче по мере того, как становится ярче.
- Вы можете использовать LDR для включения света, когда начинает темнеть. Например, это будет хорошо работать, если у вас есть наружное освещение, которое освещает некоторые лестницы или что-то подобное, но вы хотите, чтобы они включались только при достижении определенного уровня темноты.
- Вы также можете подключить его к люку для кур, чтобы он автоматически открывался утром, когда начинает светать.
Это всего лишь несколько идей того, что вы можете сделать. Я рассмотрю несколько крутых проектов Arduino для начинающих и, возможно, более продвинутые проекты, в которых используется множество датчиков, о которых я недавно говорил.
Если вы хотите быть в курсе всех проектов, руководств и многого другого, подпишитесь на нашу рассылку или следите за нами в любой из основных социальных сетей.
Я надеюсь, что вы смогли без проблем следовать этому руководству по датчику освещенности Arduino. Если вы столкнетесь с какими-либо проблемами, у вас есть отзывы или что-то еще, пожалуйста, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже.
Я сделал свою цифровую камеру, используя Arduino, проектор и фоторезистор
от Niklas Roy 1 комментарий
Портретная камера Flying Pixel использует видеопроектор, один фоторезистор, Arduino и ПК для фотографирования лиц людей. Проектор «сканирует» изображение, проецируя маленький белый квадрат на лицо человека внутри совершенно темной камеры. Пока проецируемый квадрат медленно перемещается по всему лицу, фоторезистор улавливает отраженные светимости.
Генерирует пропорциональный аналоговый электрический сигнал, который оцифровывается Arduino и передается на ПК.
Поскольку ПК также контролирует положение проецируемого квадрата, теперь он может создавать изображение на основе различных значений яркости, которые он получает, по одному пикселю за раз.
Скорость сканирования изображений, показанных выше, была довольно низкой. Скорость ограничена частотой кадров проектора, так как может проецироваться только один пиксель и, таким образом, захватываться одновременно. Все лица сканируются со скоростью 30 пикселей в секунду, а поскольку каждое изображение имеет размер 50 * 50 пикселей, на создание одного снимка ушло 83 секунды.
Установка была сделана из переработанных картонных коробок, которые я нашел в подвале художественной школы.
Вместо проецирования белого пикселя можно последовательно проецировать красный, зеленый и синий пиксели. Таким образом, можно сканировать цветные изображения RGB. Конечно, цветное сканирование в три раза медленнее, чем монохроматическое, и результирующее изображение также намного более шумное, так как цветной пиксель менее яркий, чем белый пиксель.
Качество изображения сильно пострадало, когда я попытался сделать цветные фотографии с той же настройкой.
Техническая реализация
На приведенной ниже диаграмме показана аппаратная конфигурация этой установки. Программа, работающая на компьютере, написана в Processing, и вы можете найти ее здесь. Ардуино прошивается прошивкой Firmata. Эта удобная прошивка дает прямой доступ к контактам Arduino через скетч Processing. Таким образом, компьютер может считывать аналоговые напряжения с фоторезистора/делителя напряжения без написания дополнительного кода Arduino.
Вдохновение для проекта
Должен признаться, что я не придумал эту концепцию. Некоторым умным умам пришла в голову идея сканировать изображения таким образом уже примерно 100 лет назад. Этот метод называется «сканирование летающего пятна» и использовался на заре механического телевидения.
Я просто подумал, что было бы интересно воссоздать установку с сегодняшними технологиями. Вместо того, чтобы освещать лица дуговым светом, проходящим через вращающийся диск Нипкова, я использовал прожектор. И вместо того, чтобы передавать изображения на «телевизор» (так в те времена называли механические ТВ-приемники), я записал результаты сканирования в виде неподвижных изображений на свой компьютер.
Рисунок из «Новостей радио», апрель 1928 года, который я нашел в Википедии. Слева вверху вы можете видеть сканирование изображения вращающимся диском Нипкова, дуговой лампой и фотоэлементами.
Сканирование изображений с помощью дугового источника света, моторизованного вращающегося диска с несколькими пробитыми в нем отверстиями и фотоэлемента является довольно низкотехнологичным. Однако в настоящее время гораздо проще быстро подключить проектор к компьютеру, а фоторезистор к Arduino, чтобы добиться аналогичного результата. Тем не менее, первые результаты механического ТВ-сканирования были ошеломляющими и определенно превзошли мою установку, когда речь шла о скорости: механические сканеры изображения 19-го века20s могли сканировать несколько изображений в секунду.
Они действительно могли передавать движущиеся изображения, в то время как моя камера может записывать только неподвижные изображения объектов, которые не двигаются в течение полутора минут.
Предыстория и благодарность
Я провел этот эксперимент во время семинара, который я проводил в HEAD — школе искусства и дизайна в Женеве в рамках программы магистра искусств в области медиа-дизайна. Тема семинара была «Усовершенствованные машины для селфи», и вы можете найти больше результатов этого семинара здесь.
Спасибо Алексии Матье и всей команде HEAD за приятное времяпрепровождение в Женеве и за приглашение провести этот семинар! И спасибо Raphaelle Mueller за дополнительные фото!
Дополнительные ресурсы
- Фотоальбом [все фотографии CC-BY Niklas Roy]
- Фотоальбом [все фотографии © HEAD, Genève – Raphaelle Mueller]
- Исходный код обработки
Об авторе
Никлас Рой — художник-инсталлятор и педагог, живущий в Берлине.
