Как сделать своими руками фоторезистор: Датчик освещённости своими руками

Датчик освещённости своими руками

Иногда возникают такие ситуации, когда нужно каждый день с рассветом включать свет в помещении и выключать с закатом, т.е. имитировать световой день внутри какого-либо закрытого помещения. Потребоваться это может, например, при выращивании растений или содержании животных, где необходимо точное соблюдение режима день/ночь. В зависимости от времени года время заката и восхода постоянно меняется, а значит, применение суточных таймеров на включение освещения не справится с задачей должным образом. На помощь приходит датчик освещённости, или, проще говоря, фотореле. Это устройство регистрирует интенсивность попадающего на него солнечного света. Когда света будет много, т.е. взойдёт солнце, на выходе установится лог. 1. Когда день подойдёт к концу, солнце уйдёт за горизонт, на выходе будет лог. 0, лампы освещения выключатся до следующего утра. Вообще, область применения датчика освещённости весьма широка и ограничивается лишь фантазией собравшего его человека. Нередко такие датчики используются для подсветки шкафа при открытии дверцы.

Схема датчика освещённости

Ключевое звено схемы – фоторезистор (R4). Чем больше света на него попадает, тем сильнее уменьшается его сопротивление. Можно применить любой фоторезистор, какие получится найти, ведь это достаточно дефицитная деталь. Импортные фоторезисторы компактные, но стоят порой весьма существенно. Примеры импортных фоторезисторов — VT93N1, GL5516. Можно применить также отечественные, например, ФСД-1, СФ2-1. Они стоят куда меньше, но также будут неплохо работать в этой схеме.
Если достать фоторезистор не удалось, а сделать датчик освещённости очень хочется, то можно поступить следующим образом. Взять старый, желательно германиевый транзистор в круглом металлическом корпусе и спилить его верхушку, оголив тем самым кристалл транзистора. На фото ниже показан как раз такой транзистор со спиленной крышкой.

Очень важно при этом не повредить сам кристалл, отрывая крышку. Подойдут практически любые транзисторы в таком круглом корпусе, особенно хорошо будут работать советские германиевые, например, МП16, МП101, МП14, П29, П27. Т.к. теперь кристалл такого «модифицированного» транзистора открыт, сопротивление перехода К-Э будет зависеть от интенсивности света, попадающего на кристалл. Вместо фоторезистора впаиваются коллектор и эмиттер транзистора, вывод базы просто откусывается.
В схеме используется операционный усилитель, можно применить любой одинарный, подходящий по цоколёвке. Например, широкодоступные TL071, TL081. Транзистор в схеме – любой маломощный структуры NPN, подходят BC547, КТ3102, КТ503. Он коммутирует нагрузку, которой может служить как реле, так и небольшой отрезок светодиодной ленты, например. Мощную нагрузку желательно подключать с использованием реле, диод D1 стоит в схеме для гашения импульсов самоиндукции обмотки реле. Нагрузка подключается к выходу, обозначенному OUT. Напряжение питания схемы – 12 вольт.
Номинал подстроечного резистора в этой схеме зависит от выбора фоторезистора. Если фоторезистор имеет среднее сопротивление, например, 50 кОм – то подстроечный должен иметь в два-три раза большее сопротивление, т.е. 100-150 кОм. Мой фоторезистор СФД-1 имеет сопротивление более 2 МОм, поэтому и подстроечный я взял на 5 МОм. Существуют и более низкоомные фоторезисторы.

Сборка датчика освещённости

Итак, перейдём от слов к делу – в первую очередь нужно изготовить печатную плату. Для этого существует ЛУТ метод, которым я и пользуюсь.
Файл с печатной платой к статье прилагается, отзеркаливать перед печатью не нужно.
Скачать плату:

Плата рассчитана на установку отечественного фоторезистора ФСД-1 и подстроечного резистора типа CA14NV. Несколько фотографий процесса:

Теперь можно впаивать детали. Сначала устанавливаются резисторы, диод, затем всё остальное.

В последнюю очередь впаиваются самые крупные детали – фотодиод и подстроечный резистор, провода для удобства можно вывести через клеммники. После завершения пайки обязательно нужно удалить с платы флюс, проверить правильность монтажа, прозвонить соседние дорожки на замыкание. Только после этого можно подавать на плату питание.

Настройка датчика

При первом включении светодиод на плате либо будет светится, либо будет полностью погашен. Аккуратно вращаем подстроечный резистор – в каком-то его положении светодиод сменит своё состояние. Нужно установить подстроечный резистор на эту грань между двумя положениями, и закрывая или наоборот засвечивая фоторезистор добиться нужного порога срабатывания.

Наглядно работа датчика освещённости показана на видео. Над фоторезистором создаётся тень, интенсивность света уменьшается, светодиод погасает. Успешной сборки!

Смотрите видео работы датчика

Делаем датчик освещенности для включения света: схемы, видео

Электронные самоделки /10-янв,2020,14;41 /
3859

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:

Ключевая деталь схемы – фоторезистор, на рисунке обозначен как R4. Его сопротивление зависит от света, который попадает на него. То есть чем его больше, тем сильнее уменьшается сопротивление. Поскольку фоторезистор – деталь весьма дефицитная, то можно применять любой, который найдете.

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.

После того, как вы закончили с изготовлением печатной платы, можно приступать к впайке деталей. Все детали нужно устанавливать поочередно: резисторы, диод, а позже все другое.
В саму последнюю очередь делается впайка самых крупных деталей, таких как подстроечный резистор и фотодиод. Для удобства выведите провода через клемники. После окончания процесса впайки удалите с платы флюс, прозвоните все соседние дорожки замыкание и проверьте правильность проделанного монтажа. Только после того, как вы проведете все нужные манипуляции – подавайте питание на плату.

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!

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V | Лучшие самоделки

Это пожалуй самый простой датчик освещённости для включения лампы на 220V в сумеречное время который мне удалось найти, применить его можно у себя во дворе или подъезде. Схема фотореле состоит всего из 3-х распространённых элементов. Спаять данную конструкцию сумеречного датчика сможет любой человек у которого есть паяльник, припой и флюс, даже нет необходимости для этого вытравливать плату.

Детали для датчика освещённости:

  • Симистор BT136-600E, купить на Aliexpress – http://ali.pub/3w39vz;
  • Фоторезистор GL5516 (на свету его сопротивление – 5-10 кОм, в полной темноте – 0,5 МОм) – http://ali.pub/3w3a3d;
  • Резистор на 330 кОм.

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Как сделать датчик освещённости (фотореле) для лампы на 220V, процесс изготовления:

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Так как устройство очень простое то паять схему фотодатчика будем навесным монтажом. Сначала берём симистор BT136 (или BT137), лицевой стороной с маркировкой вверх. Впаиваем между второй и третьей его ногой резистор на 330 кОм.

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Фоторезистор припаиваем между 1-й и 3-й ножкой симистора.

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Берём сетевую вилку с проводом на 220V, один провод припаиваем к 1-й ножке симистора а второй провод будет идти ко второй ножке но в его разрыв будет подключен патрон для лампы.

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

На фото ниже показана уже полностью собранная схема датчика освещённости для лампы 220V, как Вы можете видеть, что при свете в комнате лампа не светится.

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

Но стоит мне закрыть трубочкой фотодатчик как лампа сразу начинает зажигаться, что показывает, что данный сумеречный датчик работает отлично!

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

То же самое происходит когда выключить свет, лампа сразу начинает светить, устройство работает как с лампами накаливания так и светодиодными лампами, данную самоделку советую к повторению, так как она очень простая. Благодаря малому количеству деталей эту схему легко разместить в патроне для лампы, просверлив окошко под фоторезистор, чтобы датчик освещённости мог срабатывать при наступлении темноты и выключаться на рассвете.

Самый простой датчик освещённости для лампы на 220V

различные схемы для управления светом

Одним из многочисленных автоматов, в общем смысле слова, является фотореле. Оно визуально незаметно, малофункционально и применяется во многих нишах. Устройство обладает единственной реакцией на внешний фактор наличия или отсутствия света — соединение или разрыв линии, по которой идет ток. Последнее используется как напрямую для отключения или активации потребителей, так и в качестве сигнального импульса. Встретить фотореле можно во многих сферах жизни, от контрольных линий производства или турникетов метро, до их присутствия в роли элементов выключателей освещения различного плана.

Турникеты в метро:

Многие не раз попадали в ситуации, когда в темноте не видно расположения предметов. Причем это мешает не только процессу личного перемещения, но и создает неудобство, когда нужно что-то найти в темноте. Вопрос вполне решаем установкой лампы. Вот только сразу выявляется проблема с ее включением в темноте. Здесь в роли автомата может применятся фотореле, включающее освещение именно в те моменты, когда наступает темнота.

Упомянутая ниша использования не единственная. На основе реакции датчика на видимое излучение, построены и считающие единицы товара приборы, и охранные устройства. Оба названых типа определяют пересечение луча света объектом. На том же принципе бывают выполнены системы автоматического открытия дверей, ворот или шлагбаумов.

Простота конструкции позволяет легко изготовить комплекс из реагирующей части и фотореле своими руками, о чем и пойдет речь в статье. Будут рассмотрены виды соединения готовых сборок, выпускаемых промышленностью и их схемы, раскрывающие сущность названых частей, от самых элементарных, до использующих в своей основе микроконтроллер.

Схема простого фотореле

Начнем с простого устройства наподобие ночника. Когда светло, он выключен, но чем темнее становится, тем ярче горит лампа. Сразу маленькое напоминание — питание устройства 220 В, так что нужно быть аккуратнее и внимательнее при его сборке и проверке.

Схема ночника:

Чем меньше освещенность фоторезистора, тем сильнее открыт семисторный ключ Q6004LT. Соответственно, больше тока предоставляется нагрузке, в роли которой выступает маломощная лампа накаливания.

Есть вариант описанной схемы, использующий уже 5 элементов. В ней лампа просто загорается в темноте на максимальную яркость и гаснет в моменты попадания света на фоторезистор.

Простая схема фотореле:

Настройка чувствительности выполняется подбором значения R1. Изменять в какую-либо сторону его нужно в относительно небольших пределах. Мощность резистора выбирается для всех случаев равной 1 Вт. Семистор КУ208Г можно сменить на КУ601Г без потери функциональности конечного устройства, но в любом случае, на названый элемент схемы нужно ставить теплоотвод — при использовании указанной нагрузки, он сильно греется.

Другой несложной конструкцией можно назвать использование фотореле в связке с несколькими транзисторами. Приведенная схема изначально рассчитана на подключение потребителей через линию размыкания электромагнитного реле.

Транзисторное фотореле:

Фоторезистор PR1 с подстроечником R1 выступают в роли делителя напряжения, управляющего состоянием транзистора VT1, который в свою очередь открывает или закрывает VT2. Последний, и производит пропуск тока на реле K1, размыкающее или соединяющее линию питания нагрузки. Диод VD1 шунтирует скачки тока в моменты срабатывания электромагнитного элемента, защищая транзисторы.

Обратите внимание! Указанное устройство питается уже не от сети 220 В, а имеет свой токовый ввод от 5 до 15 В. Что касается функций подстроечника R1 — он нужен для установки чувствительности к потоку света, приводящего к срабатыванию самого устройства.

Повторяемый промышленный вариант

В качестве своеобразного эталона рассмотрим схему фотореле ФР-602 от компании EIK. Большая часть представленных на рынке устройств аналогичного плана конструктивно похожи, отличаясь лишь в мелочах.

Внешний вид:

Принципиальная схема фотореле вместе с печатной платой:

Как видно, конструкция проста и может быть выполнена в домашних условиях. Элементарная база:

Обозначение на схемеМодель/типХарактеристикиАналоги
С2Конденсатор0.7мкф, 400 В
C4Электролитический конденсатор100 мкф, 50 В
C547 мкф 25 В
R2Резистор1.5 МОм, 0.125 Вт
R3220 Ом, 2 Вт
R41 МОм, 0.125 Вт
R5560 кОм, 0.125 Вт
R6200 кОм, 0.125 Вт
R7100 кОм, 0.125 Вт
R875 кОм, 0. 125 Вт
R933 кОм, 0.125 Вт
WLПостроечный резистор2.2 мОм
ZD1Стабилитрон 1N474924 В3 последовательно соединенных Д814А, или 2 Д814Д
D1-D5Выпрямительный диод 1N4007
VD1Выпрямительный диод 1N4148
Q1, Q2Биполярный транзистор BC857AКТ3107Б
PHФотоэлемент (фоторезистор)До 110 кОм
RelРеле SHA-24VDC-S-A (Rel1)

Схема подключения классических фотореле к линии потребления

Все виды выпускаемых промышленностью или сделанных самостоятельно реле, требуют отдельного питания. Соответственно, и два контакта устройства будут предназначены названым целям. Причем встречаются модели фотореле без встроенного преобразователя напряжения, что означает подачу питания к ним не от сети 220 В, а через отдельный понижающий блок. Линий, идущих к потребителям может быть несколько, в зависимости от количества внутренних электромагнитных переключателей. Причем ввод может быть и раздельным для каждого контакта, — объединенным между прочими — или вообще интегрированным с питанием самого фотореле.

Датчик света у большинства моделей встроен в корпус самого устройства, но существуют и раздельные варианты, позволяющие выносить его в сторону от самого аппарата. Последнее нужно для случаев исключения засветки фотоприемника от управляемых ламп, чтобы система не превращалась в стробоскоп. То есть, когда темно — аппарат включает лампы. Становится светло — он их отключает. Опять срабатывает на мрак. И так по кругу.

Одинарная

Описанная ранее модель ФР-602 и аналогичные ей подключаются к линии следующим образом:

На большое количество потребителей энергии

Для управления мощной нагрузкой, например, при подключении прожектора или многочисленных ламп, лучше использовать промежуточные реле. В роли последних выбираются соответствующие приборы, которые выдерживают прохождение большого тока, достаточного для питания. Примером могут стать РК-1p/2p (Un), МРП-2, IEK ORM-41F-1, DEKraft ПР-102 и им подобные. Обратите внимание, что часть из реле аналогичного плана рассчитаны на управление переменным током (AC), в то время как другие постоянным (DC). Кроме того, напряжения включения может отличаться в нижнюю сторону от номинала розетки. Последние два фактора важно учитывать при проектировании монтажной схемы. Если реле-посредник питается от постоянного тока, то фотореле должно управлять подачей электричества к блоку преобразования. Который уже включившись, приведет в действие электромагнитный контактор, активирующий основную линию питания клиентских устройств.

Использование иных моделей фотореле

Здесь представлена схема подключения фотореле для другого варианта исполнения конечного автомата — с выносным датчиком чувствительности к свету и раздельными контактными линиями. Изначально она подготовлена для ФР-7Е, но подходит и для аналогичных моделей иных производителей.

Фотография ФР-07Е:

Обратите внимание, что представленное фотореле и упомянутое ранее, различаются корпусом, а в частности защитой устройства от внешних факторов. ФР-601/602 можно безболезненно размещать под открытым небом на улице, а у ФР-7Е для аналогичного действия требуется установка дополнительного кожуха. Но устройства подобного плана установки выпускаются со всеми необходимыми креплениями в стандартный электротехнический щиток, включая подготовленные места монтажа к DIN-рейке.

Расширение функциональности с добавлением реле времени

Планируя использовать фотореле для уличного освещения своими руками, можно слегка расширить его функциональность, добавив таймер отключающий свет через установленное время. Причина проста — не нужно тратить электричество на работу ламп всю ночь, когда они точно никому не нужны. С целью реализации можно использовать реле отключения, наподобие IEK ORT-A2-AC230V, THC-B1 или аналогичные.

Расширенная схема питания уличного освещения:

Микропроцессорное фотореле

Современные технологии коснулись и фотореле. Все чаще начинают применяться устройства на базе микроконтроллеров, которые позволяют не только производить определение наличия светового потока, но и совмещать множество других функций. Причем расширение не требует сильного изменения аппаратной составляющей, достаточно модифицировать внутреннюю программу.

Микроконтроллер — маленький компьютер, изначально ориентированный на управление устройствами в зависимости от внешних факторов и алгоритма. Кроме того, его возможностей вполне достаточно для присоединения к общей цифровой сети, объединяющей группы оборудования различного плана.

Также стоит упомянуть о промышленных образцах фотореле, оснащенных «умной» частью. Но их функциональность обычно ограничена производителем. Поэтому лучше рассмотреть другую систему. К примеру, Arduino. Его возможностей вполне достаточно для осуществления контроля света, отключения линии днем и ночью, отправки сообщений о текущем используемом режиме или сигнализации о нарушениях в работоспособности лампы.

На аппаратной стороне, все что непосредственно не касается функций контроля, возлагается на дополнительно подключаемые «шилды» к Arduino. В приведенной схеме последнее будет относиться к часам, датчику света и самому реле. Вопрос отправки статуса конечному владельцу решается за счет GSM модуля связи, который и будет отсылать SMS о текущем режиме работы системы.

Принципиальная схема конструкции достаточно проста:

Есть примечание, касающееся приведенной сборки. Обратите внимание, что релейный модуль имеет стороннее питание. Это сделано в целях избежания скачков тока, так как шилд берет много электричества из общей линии и может вызвать «просадку» напряжения при переключениях. Отдельное питание рекомендуется и SIM800L (на приведенной схеме он подключен напрямую к самому Arduino). Также модуль GSM-связи достаточно потребляющий элемент — ему нужно выработать определенную мощность для соединения с сотовой вышкой, а взять энергию с названой целью он может только из линии снабжения.

Что касается программной части, написать соответствующий алгоритм сможет любой, знакомый с программированием микроконтроллеров Arduino. Тем более, есть множество кодов в интернете.

Несмотря на функциональную простоту фотореле, ниш применения у него достаточно. Тем более, что малые возможности расширяются добавлением новых за счет небольшого усложнения схемы и использования микроконтроллеров.

Видео по теме

Электротехника: Фотодатчик своими руками.

Инфракрасные фотодиоды используемые в телевизорах (или каких либо других управляемых приборах) для приёма сигнала могут быть применены для множества других целей. Повысив чувствительность фотодиода усилителем можно определять степень освещённости солнцем (или каким либо другим источником света в спектре которого присутствует инфракрасный свет). Для повышения чувствительности фотодиода можно применить простую схему доступную для сборки начинающему радиолюбителю. Рассмотрим эту схему:

Рисунок 1 — Фотодатчик

Транзистор VT1 усиливает ток фотодиода VD1, транзистор VT2 усиливает ток транзистора VT1.

Всё просто! Фотодиод можно достать из фотоприемника из телевизора. Фотоприемник может выглядеть так:

Остальные детали несложно достать, транзисторы КТ315 широко использовались (и используются) в разной аппаратуре. Рассмотрим детали:

Катод у фотодиода располагается справа (если фотодиод лежит как на фотографии выше), на схеме (рисунок 1) катод соединён с коллекторами транзисторов VT1 и VT2 и соединён с резистором R1. Электродвигатель пригодиться для экспериментов с фотодатчиком. Для упрощения сборки на выводы транзисторов можно нацепить куски изолятора от проводов с разными цветами, например:

зелёный — база,

белый -коллектор,

без изолятора — эмиттер.

Далее рассмотрим сборку:

Чёрными линиями показано как соединять выводы. Моторчик служит для визуального определения работоспособности схемы (вместо него можно поставить другой подходящий прибор например миллиамперметр (это даже лучше)).

Рассмотрим собранный фотодатчик:

Такой датчик можно использовать для построения beam роботов, программируемых роботов, игрушек и много чего ещё. Рассмотрим схему с электродвигателем и батарейками:

Рисунок 2 — Схема с электродвигателем и батарейками

Электродвигатель для транзистора представляет активно-индуктивную нагрузку так как обмотки двигателя имеют индуктивность поэтому для защиты транзистора VT2 желательно поставить параллельно ему обратный диод и/или конденсатор параллельно двигателю, но схема работает и без этого.

Схема приведенная ниже иллюстрирует как данный фотодатчик можно использовать для включения освещения в темноте и включения электродвигателя при свете от солнца или какого либо другого источника инфракрасного излучения (пульт д. у., свеча, лампа и т. д. (тепло человеческого тела и другие подобно холодные предметы не подходят из за малой длинны волны)):

Рисунок 3 — Схема включения светодиода в темноте и включения электродвигателя при свете

Данный фотодатчик можно использовать в системах дистанционного управления с нестандартными протоколами передачи данных или для управления электромагнитными реле коммутирующими мощную нагрузку и много для чего ещё.

Фотореле своими руками: схемы, устройство и применение

Технический прогресс делает жизнь людей все более комфортной. Для этого изобретаются новые устройства, которые выполняют действия без присутствия и участия людей.

Одним из таких устройств является простое фотореле. Такое устройство можно купить в магазине, но интересней и экономней его сделать своими руками.

Где можно применять прибор с авторегулировкой света?

Фотореле может быть использовано для включения или выключения света в разное время суток. Например, при наступлении темноты прибор включает освещение, а на рассвете — отключает. Также оно может быть использовано в подъезде многоквартирного дома или на своем загородном участке.

Известно широкое применение светодиодного светильника с фотореле, которое в автономном режиме включает и выключает освещение. Такой прибор может быть использован в «умном доме». При этом с помощью фотореле можно не только управлять освещением, но и открывать жалюзи или проветривать комнату. Надо отметить и возможность установки этого устройства для системы охраны дома.

Разбираемся в схеме простого фотореле своими руками

Простейшая схема фотореле состоит из двух транзисторов, фоторезистора, реле, диода и переменного резистора. В качестве транзисторов используются приборы типа КТ315Б, включенные по схеме составного транзистора, с нагрузкой которого является обмотка реле. Такая схема имеет большой коэффициент усиления и большое входное сопротивление, что позволяет включать в нее фоторезистор с большим сопротивлением.

При увеличении освещенности фоторезистора, включенного между коллектором и базой первого транзистора, происходит открывание этого транзистора и транзистора №2. В результате появления тока в коллекторной цепи второго транзистора произойдет срабатывание реле, которое своими контактами, в зависимости от его настройки, включит или выключит нагрузку.

Для защиты схемы от воздействия ЭДС самоиндукции при выключении реле включен защитный диод типа КД522. Для настройки чувствительности схемы между базой и эмиттером первого транзистора включается переменный транзистор номиналом в 10 кОм.

Питание такого фотореле может осуществляться от источника постоянного напряжения в 5 — 15 В. При этом, при напряжении источника в 6 вольт используются реле типа РЭС 9 или РЭС 47, а при напряжении питания в 12 В используются реле РЭС 15 или РЭС 49.

Для монтажа схемы можно создать специальную плату, при возможности – печатную. Затем укрепить на плате реле, транзисторы, переменный резистор, сделать отверстия для выводов элементов схемы и произвести соответствующие соединения с помощью монтажных проводов и паяльника.

Настройку схемы можно производить в затененной комнате с использованием лампы накаливания, у которой можно регулировать поток света.
При необходимой освещенности подбирается порог срабатывания схемы с помощью переменного резистора. Если в дальнейшем не планируется подстройка порога срабатывания, то вместо переменного устанавливается постоянный резистор, сопротивление которого соответствует величине, полученной при регулировке.

Способ сборки на современном приборе

При использовании более сложных электронных приборов можно собрать самодельное фотореле, в которое входит всего три компонента. Такую схему можно собрать на интегрированном полупроводниковом приборе компании TeccorElectronics Q6004LT (квадрак), который представляет собой симистор с встроенным динистором. Такой прибор имеет рабочий ток в 4 А и рабочее напряжение 600 В.

Схема подключения фотореле состоит из прибора Q6004LT, фоторезистора и обычного резистора. Питание схемы осуществляется от сети 220 В. При наличии света фоторезистор имеет малое сопротивление (несколько кОм), и на управляющем электроде квадрака присутствует очень малое напряжение. Квадрак закрыт и через его нагрузку, в качестве которой могут быть использованы лампы освещения, ток не протекает.

При уменьшении освещенности сопротивление фоторезистора будет увеличиваться, возрастут и импульсы напряжения, поступающие на управляющий электрод. При увеличении амплитуды напряжения до 40 В симистор откроется, по цепи нагрузки потечет ток и освещение включится.

Для настройки схемы используется резистор. Начальное значение его сопротивления составляет 47 кОм. Величина сопротивления подбирается в зависимости от требуемого порога освещенности и типа используемого фоторезистора. Тип фоторезистора не критичен. Например, в качестве фоторезистора может быть использованы элементы типа СФ3-1, ФСК-7 или ФСК-Г1.

Совсем не обязательно быть мастером для того, чтобы знать, как починить розетку. Необходимо просто научиться верно определять поломки и запомнить несколько несложных правил для их исправления.

Современная система энергоснабжения предусматривает трехжильную проводку с заземлением в частном доме или квартире. С учетом таких условий устанавливают и розетки.

Использование мощного прибора Q6004LT позволяет подключать к фотореле нагрузку мощностью до 500 Вт, а при использовании дополнительного радиатора эту мощность можно увеличить до 750 Вт. Для дальнейшего увеличения мощности нагрузки фотореле можно использовать квадрак с рабочими токами 6, 8, 10 или 15 А.

Таким образом, преимуществом данной схемы, помимо малого количества применяемых деталей, является отсутствие необходимости отдельного блока питания и возможность коммутации мощных потребителей электрической энергии.
Монтаж данной схемы не представляет особой трудности ввиду малого числа элементов схемы. Настройка схемы состоит в определении желаемого порога срабатывания схемы и осуществляется аналогичным с предыдущей схемой образом.

Выводы:

  1. В различных системах автоматического регулирования, чаще в системах освещения, используются фотореле.
  2. Существует много разных схем фотореле с использованием в качестве датчиков фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов.
  3. Простейшие схемы фотореле, которые содержат минимум деталей, можно собрать своими руками.

Видео с примером сборки самодельного фотореле

Фотореле для уличного освещения: выбор, схемы установки

Владельцев частных домов при благоустройстве участка волнует вопрос, как сделать автоматическое включение света в сумерки и выключение его на рассвете. Для этого есть два устройства — фотореле и астротаймер. Первое устройство более простое и дешевое, второе — сложнее и дороже. Более подробно поговорим о фотореле для уличного освещения.

Содержание статьи

Устройство и принцип действия

Это устройство имеет множество названий. Самое распространенное — фотореле, но называют еще фотоэлемент, датчик света и сумерек, фотодатчик, фотосэнсор, сумеречный или светоконтролирующий выключатель, датчик освещенности или день-ночь. В общем, названий много, но суть от этого не меняется — устройство позволяет в автоматическом режиме включать свет в сумерки и выключать на рассвете.

Схема фотореле для уличного освещения на фоторезисторе

Работа устройства основана на способности некоторых элементов изменять свои параметры под воздействием солнечного света. Чаще всего используют фоторезисторы, фототранзисторы и фотодиоды. Вечером, при уменьшении освещенности, параметры светочувствительных элементов начинают меняться. Когда изменения достигнут определенной величины, контакты реле смыкаются, подавая питание на подключенную нагрузку. На рассвете изменения идут в обратном направлении, контакты размыкаются, свет гаснет.

Характеристики и выбор

В первую очередь выбирают напряжение, с которым будет работать датчик света: 220 В или 12 В. Следующий параметр — класс защиты. Так как устройство устанавливается на улице, он должен быть не ниже IP44 (цифры могут быть больше, меньше — нежелательно). Это значит, что внутрь устройства не могут попасть предметы размером более 1 мм, а также что водяные брызги ему не страшны. Второе, на что стоит обратить внимание — на температурный режим эксплуатации. Ищите такие варианты, которые с запасом перекрывают средние показатели в вашем регионе как по плюсовой, так и по минусовой температуре.

Подбирать модель фотореле также необходимо по мощности подключаемых к нему ламп (выходная мощность) и току нагрузки. Оно, конечно, может «тянуть» нагрузку немного больше, но при этом могут быть проблемы. Так что лучше брать даже с некоторым запасом. Это были обязательные параметры, по которым надо выбирать фотореле для уличного освещения. Есть еще несколько дополнительных.

Пример характеристик фотореле для уличного освещения

В некоторых моделях есть возможность подстроить порог срабатывания — сделать фотодатчик более или менее чувствительным. Уменьшать чувствительность стоит при выпадении снега. В этом случае отраженный от снега свет может быть воспринят как рассвет. В результате свет будет то включаться, то отключаться. Такое представление вряд ли понравится.

Обратите внимание на пределы регулировки чувствительности. Они могут быть больше или меньше. Например, у фотореле AWZ-30 белорусского производства этот параметр  — 2-100 Лк, у фотоэлемента P02 диапазон подстройки 10-100 Лк.

Задержка срабатывания. Для чего нужна задержка? Для исключения ложных включений/отключений света. Например, ночью на фотореле попал свет фар проезжающего автомобиля. Если задержка срабатывания мала, свет отключится. Если она достаточна — хотя-бы 5-10 секунд, то этого не произойдет.

Выбор места установки

Для корректной работы фотореле важно правильно выбрать его местоположение. Необходимо учесть несколько факторов:

Как видите при организации автоматического освещения на улице выбрать место для установки фотореле — не самая простая задача. Иногда приходится переносить его несколько раз, пока найдешь приемлемое положение. Часто, если датчик света используют для включения фонаря на столбе, фотореле стараются расположить там же. Это совершенно не обязательно и очень неудобно — счищать пыль или снег приходится довольно часто и каждый раз залезать на столб не очень весело. Само фотореле можно разместить на стене дома, например, а к светильнику дотянуть кабель питания. Это наиболее удобный вариант.

Схемы подключения

Схема подключения фотореле для уличного освещения проста: на вход устройства заводится фаза и ноль, с выхода фаза подается на нагрузку (фонари), а ноль (минус) на нагрузку идет от автомата или с шины.

Схема подключения фотореле для освещения (фонаря)

Если делать все по правилам, соединение проводов необходимо делать в распределительной (монтажной коробке). Выбираете герметичную модель для расположения на улице, монтируете в доступном месте. Как подключить фотореле к освещению на улице в этом случае — на схеме ниже.

Подключение фотодатчика через распределительную коробку

Если включать/отключать необходимо мощный фонарь на столбе, в конструкции которого есть дросселя, лучше в схему добавить пускатель (контактор). Он рассчитан на частое включение и выключение, нормально переносит пусковые токи.

Схема подключения датчика день-ночь с пускателем

Если свет должен включаться только на время нахождения человека (в уличном туалете, возле калитки), к фотореле добавляют датчик движения. В такой связке лучше сначала поставить светочувствительный выключатель, а после него — датчик движения. При таком построении датчик движения будет срабатывать только в темное время суток.

Схема подключения фотореле с датчиком движения

Как видите, схемы несложные, вполне можно справиться своими руками.

Особенности подключения проводов

Фотореле любого производителя имеет три провода. Один из них — красный, другой — синий (может быть темно-зеленым) и третий может быть любого цвета, но обычно черный или коричневый. При подключении стоит помнить:

  • красный провод всегда идет на лампы:
  • к синему (зеленому) подключается ноль (нейтраль) от питающего кабеля;
  • к черному или коричневому подается фаза.

Если посмотрите на все выше приведенные схемы, то увидите, что они нарисованы с соблюдением этих правил. Все, больше никаких сложностей. Подключив так провода (не забудьте, что нулевой провод также надо подключить на лампу) вы получите рабочую схему.

Как настроить фотореле для уличного освещения

Настраивать датчик освещенности необходимо после установки и подключения в сеть. Для регулировки пределов срабатывания в нижней части корпуса имеется небольшой пластиковый поворотный диск. Его вращением и задается чувствительность.

Найдите на корпусе подобный регулятор — им настраивается чувствительность фотореле

Чуть выше на корпусе есть стрелочки, которыми обозначено, в какую сторону крутить для увеличения и уменьшения чувствительности фотореле (влево- уменьшить, вправо — увеличить).

Для начала выставляете наименьшую чувствительность — загоняете регулятор в крайнее правое положение. Вечером, когда освещенность будет такой, что вы решите, что уже надо бы включить свет, начинаете подстройку. Надо плавно поворачивать регулятор влево до тех пор, пока не включится свет. На этом можно считать, что настройка фотореле для уличного освещения закончена.

Астротаймер

Астрономический таймер (астротаймер) — это другой способ автоматизировать уличное освещение. Принцип его работы отличается от фотореле, но он тоже включает свет вечером и выключает его утром. Управление светом на улице происходит по времени. В данном устройстве заложены данные про то, в какое время темнеет/светает в каждом регионе в каждый сезон/день. При настройке астротаймера вводятся GPS координаты его установки, выставляется дата и текущее время. Согласно заложенной программе устройство и работает.

Астротаймер — второй способ автоматизировать свет на участке

Чем оно удобнее?

  • Оно не зависит от погоды. В случае с установкой фотореле велика вероятность ложного срабатывания — в пасмурную погоду свет может включаться ранним вечером. При попадании на фотореле света он может гасить свет посреди ночи.
  • Устанавливать астротаймер можно в доме, в щитке, в любом месте. Ему не нужен свет.
  • Есть возможность сдвигать время включения/выключения на 120-240 минут (зависит от модели) относительно заданного времени. То есть, вы сами сможете выставить время так, как вам удобно.

Недостаток — высокая цена. Во всяком случае, модели, которые есть в торговой сети, стоят довольно солидных денег. Но можно купить в Китае намного дешевле, правда, как он будет работать — вопрос.

Аналоговый ввод и вывод — Введение в цифровое производство и физические вычисления

Мы видели, что у цифровой информации есть только две возможности: включенная и выключенная. С другой стороны, аналоговая информация может содержать диапазон возможных значений. Мы воспринимаем мир как поток аналоговой информации нашими глазами, ушами и другими органами чувств. Используя аналоговую информацию с нашим Arduino, мы можем более комплексно реагировать на ввод пользователя. Мы можем управлять яркостью светодиода, настраивая его на яркое, тусклое свечение или отображение любого диапазона значений между ними.

Аналоговая информация является непрерывной и может содержать диапазон возможных значений. Подключить датчики и переменные резисторы к Arduino довольно просто, чтобы мы могли собирать информацию с диапазоном значений, а не только с включением и выключением. Некоторыми примерами датчиков могут быть фоторезисторы, которые собирают информацию об уровне освещенности, или термисторы, которые фиксируют информацию о температуре. Существует очень много типов датчиков, которые могут дать нам информацию об окружающем мире и которые могут быть подключены к Arduino.

Мы узнаем, как добавить в схему потенциометр для управления яркостью нашего светодиода, от самого тусклого свечения до самого яркого.

Что такое потенциометр?

Потенциометр, иногда называемый горшком, представляет собой ручку или диск, который можно поворачивать для увеличения или уменьшения величины сопротивления в зависимости от того, как далеко и в каком направлении он повернут. Потенциометры бывают разных размеров и форм. В нашей схеме мы будем использовать потенциометр 10 кОм.

Чтобы построить нашу схему, сначала мы создадим базовую схему, используя светодиод, резистор 220 Ом, несколько перемычек и Arduino Uno. Это очень похоже на базовую схему, которую мы использовали в других наших примерах, с одним важным отличием. Вывод Arduino, прикрепленный к светодиоду, — это вывод 9, а не вывод 13.

Теперь прикрепим потенциометр. Потенциометр имеет 3 контакта. В нашей схеме мы прикрепим средний контакт к контакту на Arduino, один из внешних контактов — к шине питания, а другой внешний контакт — к шине заземления.Неважно, на какой внешний контакт подается питание, а на какой — на землю.

Мы разместим потенциометр параллельно траншеи, как показано на рисунке. Каждый штифт потенциометра находится в отдельном ряду связующих точек, с пустой связкой между каждым из контактов. Сориентируйте потенциометр от Arduino так, чтобы шкала находилась над канавкой, как показано ниже. Это упростит вам доступ к потенциометру, чтобы повернуть его и интегрировать в остальную цепь.

Теперь мы подключим потенциометр к шинам питания и заземления на Arduino.

Наконец, мы прикрепим средний вывод потенциометра к выводу 9 на Arduino.

Загрузить эскиз

Теперь, когда вы построили схему, подключите Arduino к компьютеру. В меню «Файл»> «Примеры»> «03. Аналоговый»> «AnalogInOutSerial». Сохраните эскиз, переименовав его как-то вроде MyAnalogInOutSerial. Нажмите кнопку «Подтвердить», затем нажмите кнопку «Загрузить».Поверните потенциометр. Ваш светодиод должен измениться от тусклого до яркого, в зависимости от того, как далеко он повернут.

Использование фоторезистора

Давайте посмотрим, как использовать датчик для проверки условий в комнате. Мы рассмотрим фотоэлемент, также известный как фоторезистор. Фоторезистор может проверить уровень освещенности в комнате. Прежде чем приступить к настройке схемы, убедитесь, что она не подключена к компьютеру или другому источнику питания.

Настройка схемы фоторезистора немного сложнее, чем использование потенциометра.Чтобы настроить эту схему, сначала выньте потенциометр из макета. Затем поместите фотоэлемент или фоторезистор в макет так, чтобы один конец был прикреплен к контакту A0. В фотоэлементе нет полярности или направления, вы можете поместить любой из выводов в этот ряд связующих точек. Поместите другой провод в другой ряд связующих точек.

Затем мы подключим другой провод к источнику питания с помощью перемычки, как показано на рисунке.

Добавьте в схему резистор 10 кОм.Один вывод находится в том же ряду связующих точек, что и перемычка к выводу A0, и один вывод резистора. Другой конец резистора находится в другом ряду связующих точек и подключен к шине заземления.

Теперь вы можете снова подключить компьютер к Arduino. Если вы не внесли никаких изменений в код, вы сможете запустить на Uno тот же скетч, который вы загрузили и сохранили при построении схемы потенциометра. Если ваша рука закрывает фотоэлемент, светодиод будет светить тусклее, чем больше света будет светить на него, тем ярче загорится светодиод.

Дополнительная литература / ресурсы

Измерение цепи фоторезистора — Rheingold Heavy

Светозависимый резистор (LDR), фоторезистор, изменяет свое сопротивление в зависимости от количества света, попадающего на его поверхность. Мне было любопытно посмотреть, сколько света или тьмы повлияет на этот уровень сопротивления.

Схема для проверки LDR очень проста, вроде просто просто. На самом деле самая сложная часть — это выяснить, как внести достаточно стандартизованные изменения в свет, чтобы понять его.Вы также как бы хотите увидеть, какой уровень освещенности визуально, чтобы вы могли иметь систему отсчета при просмотре чисел позже через выход АЦП.

Вот что я придумал.

На схеме просто + 5В к одному выводу LDR, затем к резистору серии 1K, а затем к GND.

Базовая схема LDR

Что я собираюсь сделать, так это поместить всю схему в лайтбокс, который я использую для фотографирования материалов для веб-сайта, а затем измерить падение напряжения на резисторе серии 1K. Сначала я измерю напряжение при окружающем освещении, затем добавлю первичный источник света, а затем добавлю четыре световых блока по одному, чтобы увидеть, в чем разница. Световые блоки сделаны из высокотехнологичных заметок, вырезанных для того, чтобы поместиться в маленький держатель, который я использую… старый ультрафиолетовый линзовый фильтр. Я проверил перед тем, как сделать фотографии, и наличие фильтра не повлияло на уровень напряжения.

Измерение LDR Тест 01 — Статическая установка

Итак, поехали, у нас есть настройка системы внутри светового короба, и мы готовы начать измерения.Помните, что этот оранжевый мультиметр автоматически выбирает диапазон, поэтому вам придется внимательно следить за положением десятичной точки.

Уровень освещенности Vmeasure Разница
Окружающая среда 2,17 В НЕТ
Первичный 1,12 В + 1,95 В
Блоки: 1 2.98V -1.14V
Блоки: 2 2.48 В -0,50 В
Блоки: 3 2.13V -0.35V
Блоки: 4 1.85V -0.28V

По мере уменьшения количества доступного света сопротивление фоторезистора увеличивается. Судя по измерениям, также похоже, что уменьшается отдача от количества светового препятствия, которое вы получаете, когда помещаете лист для заметок между светодиодным фонариком и фоторезистором.Я решил перезапустить тест с большим количеством блоков, чтобы у меня было больше четырех точек данных, и это то, как получился график, довольно асимптотический, поскольку он приближается к сопротивлению, вызванному каким бы то ни было окружающим светом.

Вы также можете ожидать, что по мере уменьшения света и увеличения сопротивления, текущий ток также будет уменьшаться. К счастью, поскольку мы знаем…

  • Входное напряжение схемы в целом, Vout моей Arduino, измеренное на уровне 4.87 В
  • Падение напряжения на втором резисторе, график выше
  • Значение последовательного резистора, измеренное при 987 Ом

… мы можем определить как потребляемый ток в цепи, так и сопротивление LDR в омах при добавлении каждого светоблокатора, благодаря закону Ома и тому факту, что одно и то же потребление тока происходит в каждом узле делителя напряжения (подробнее об этом в более позднем посте)!

Сначала мы находим ток, потребляемый в цепи. Формула, которую вы бы использовали: \ (\ mathrm {\ frac {V_ {mes}} {R_ {2}} = I_ {circuit}} \).Если мы воспользуемся измерением окружающего освещения сверху в качестве примера, мы получим: \ [\ large \ mathrm {\ frac {2.17V} {987Ω} = 0.0021A = 2.10mA} \]

Во-вторых, мы используем начальное напряжение 4,87 В от Arduino и потребляемый ток 2,10 мА для определения общего сопротивления цепи: \ [\ large \ mathrm {\ frac {2.17V} {. 0021A} = 2319 Ом} \]

Наконец, мы вычитаем значение последовательного резистора 987 Ом из общего сопротивления 2319 Ом, чтобы получить сопротивление LDR при окружающем свете в моей лаборатории: \ [\ large \ mathrm {2319Ω-987Ω = 1332Ω} \]

Итоговая таблица, показывающая нам, сколько тока потреблялось и каково было сопротивление фоторезистора на каждой ступени, выглядит следующим образом…

Уровень освещенности Vin Vmeasured Ток LDR Сопротивление
Окружающая среда 4.87 В 2,05 В 2,05 мА 1358
Первичный 4,87 В 3,76 В 3,81 мА291
Блоки: 1 4.87V 2.48V 2.51mA951
Блоки: 2 4.87V 2.05V 2.08mA 1358
Блоки: 3 4.87V 1.83V 1.82mA 1640
Блоки: 4 4.87 В 1,71 В 1,73 мА 1824
Блоки: 5 4.87V 1.57V 1.59mA 2075
Блоки: 6 4.87V 1.48V 1.50mA 2261
Блоки: 7 4.87V 1.43V 1.45mA 2374
Блоки: 8 4.87V 1.34V 1.36mA 2600
Блоки: 9 4.87 В 1,30 В 1,32 мА 2710

Но на самом деле это грубый метод измерения этого — изменения в милливольтах, основанные на листах бумаги, набитых перед фонариком в комнате с множеством других световых и теневых загрязнений. Мне пришлось повторить все измерения для второй таблицы, когда я понял, что напряжение для одного измерения было выше, чем предыдущее, потому что в первый раз я держал руку рядом с фонариком и отбрасывал тень от источника окружающего света.

Вообще говоря, я хочу построить свой собственный оптоизолятор и вместо этого измерять его таким образом. Думаю, сделаю это завтра.

Как собрать робота Учебники

СХЕМАТИКА — ФОТОРЕЗИСТОР

Фоторезистор

Фоторезисторы (также часто называемые фототранзисторами или
Фотоэлементы фотопроводящие из CdS ; используйте ‘фотоэлемент’ для digikey) простые резисторы, которые сопротивление алтаря
в зависимости от количества света ставим над ними .Больше света означает меньшее сопротивление.

Фоторезисторы, наверное, самые распространенные, самые доступные (1-2 доллара за штуку),
и самый простой в использовании из всех датчиков робота. Не только полезно для
фотолюбители и датчики цвета, но могли
также действует как оптический переключатель (немеханическая кнопка).
Например, помашите рукой перед роботом, чтобы заблокировать свет в
перед ним, тем самым активируя что-то.

Чтобы использовать их в качестве датчика, измерьте падение напряжения на резисторе с помощью
аналоговый порт вашего микроконтроллера
(потому что изменение сопротивления означает изменение напряжения).Фоторезисторы можно реализовать двумя способами:

Цепи фоторезисторного делителя напряжения

    Напряжение Увеличивает с помощью света

    Чтобы выбрать номиналы резисторов, решите это уравнение:

    (R * Vin) / (R + Rphoto) = Vout

    Напряжение Уменьшается светом

    Чтобы выбрать номиналы резисторов, решите это уравнение:

    (Rphoto * Vin) / (Rphoto + R) = Vout

Решение уравнений для определения сопротивления, R

Есть три шага, чтобы определить, какой резистор вы должны использовать для R .Сделать это,
сначала нужно достать мультиметр и измерить сопротивление на фоторезисторе
в двух ситуациях. Первая ситуация — самый темный свет фоторезистора вашего робота.
увидим. Например, если вы ожидаете, что ваш робот будет работать в темной комнате, закройте фоторезистор.
целиком и измерьте сопротивление.

Вторая ситуация — это самый яркий свет, который увидит ваш робот. Если вы хотите, чтобы ваш робот работал в вашем
кухня, измерьте сопротивление фоторезистора на кухне.

Теперь все, что вам нужно сделать, это умножить оба значения сопротивления, а затем найти квадратный корень из общей суммы. Это резистор
вы должны использовать.

резистор = sqrt (R_dark * R_bright)


ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Я хотел бы поблагодарить нашего члена SoR ​​Robot Forum « ribs » за вывод вышеуказанного уравнения. Если ты хочешь
чтобы увидеть математику, посмотрите. Это не обязательно понимать, так что не паникуйте!

Исходное уравнение, которое я вывел с помощью математики основных схем:

разность напряжений = absolute_value ((R * Vin) / (R + Rp_dark) — (R * Vin) / (R + Rp_bright))

И ребра переписываем приведенное выше уравнение:

F (x) = x / (x + Rd) — x / (x + Rb)

(x = сопротивление второго резистора, Rd = Rp_dark, Rb = Rp_bright)

Возьмите производную (правило частного, дважды)

F ‘(x) = (x + Rd-x) / (x + Rd) 2 — (x + Rb-x) / (x + Rb) 2
F’ (x) = ( x + Rd- x ) / (x + Rd) 2 — ( x + Rb- x ) / (x + Rb) 2
F ‘(x) = Rd / (x + Rd) 2 — Rb / (x + Rb) 2
F ‘(x) = Rd * (x + Rb) 2 / {(x + Rd) 2 * (x + Rb) 2 } — Rb * (x + Rd) 2 / {(x + Rd) 2 * (x + Rb) 2 }

F ‘(x) = {Rd * (x + Rb) 2 — Rb * (x + Rd) 2 } / {(x + Rd) 2 * (x + Rb) 2 }

F (x) имеет максимум, когда F ‘(x) = 0, поэтому установите

0 = {Rd * (x + Rb) 2 — Rb * (x + Rd) 2 } / {(x + Rd) 2 * (x + Rb) 2 }

Теряем знаменатель (0 / anthing = 0)

0 = Rd * (x + Rb) 2 — Rb * (x + Rd) 2
0 = Rd * x 2 + 2 * Rd * Rb * x + Rd * Rb 2 — Rb * x 2 -2 * Rd * Rb * x-Rb * Rd 2
0 = Rd * x 2 + 2 * Rd * Rb * x + Rd * Rb 2 — Rb * x 2 2 * Rd * Rb * x -Rb * Rd 2
0 = Rd * x 2 -Rb * x 2 + Rd * Rb 2 — Rb * Rd 2
0 = (Rd-Rb) * x 2 + (Rb-Rd) * (Rd * Rb)

(Rb-Rd) * x 2 = (Rb-Rd) * (Rd * Rb)

(Rb-Rd) * x 2 = (Rb-Rd) * (Rd * Rb)

x 2 = (Rd * Rb)

x = sqrt (Rd * Rb)


ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Вот еще один метод определения сопротивления, чтобы вы могли представить себе, почему уравнение работает.Это тоже
не требуется, скорее для информации. . .

Найдя как R_dark, так и R_bright, вам нужно будет построить график разности напряжений с учетом этого уравнения:

разность напряжений = absolute_value ((R * Vin) / (R + Rp_dark) — (R * Vin) / (R + Rp_bright))

Или вы можете скачать эту таблицу Excel, чтобы рассчитать резистор для вас.
Введите минимальное и максимальное значения фоторезистора в желтые поля вверху слева. Красная коробка будет
Сообщите вам максимально возможную разницу напряжений.Выберите резистор в списке
который показывает эту максимальную разницу напряжений, и используйте это на схеме выше.

Для получения дополнительной информации об анализе датчиков с помощью Excel,
взгляните на расширенное руководство по интерпретации датчиков
для оптимизации анализа данных.


Подключение фоторезистора к микроконтроллеру

Теперь я покажу вам, как подключить фоторезистор для использования на микроконтроллере.
Я разработал для Учебного пособия по роботам за 50 долларов.
Он предназначен для увеличения напряжения по мере увеличения освещенности, чтобы быть более интуитивно понятным.
использовать.Я также рассмотрю несколько моих общих методов подключения, которые могут оказаться полезными.

Для начала я хочу рассказать вам об инструменте, который я использую. Если только вы не один из 0,00001%
у мирового населения, у которого есть третья рука, вы действительно должны получить одного из этих аллигаторов
зажим для вещей. Они действительно пригодятся!

Поместите красный провод (для питания) на фоторезистор, как показано на рисунке, и припаяйте его. Ты
также можете попросить друга / родителя / брата или сестру / девушку испытать ваши удивительные навыки пайки
чтобы скрепить провода.. . = P


Теперь с помощью термоусадки закройте оголенный провод. Термоусадку можно нагреть термофеном.
или фен, но будьте осторожны, чтобы не нагревать датчик, так как это может повредить его. Если у вас нет термоусадки,
также можно использовать изоленту.


Теперь, когда термоусадочный элемент был гм. . . сжался. . . Присоедините резистор, как показано, и
припаять его.


Еще раз сделайте термоусадку, чтобы провода были защищены.Затем припаиваем черный провод (на массу)
до конца резистора. Покрыв резистор, вы помните, какой провод принадлежит
к резистору, верно? 😉

Вы также можете припаять синий провод (или любого другого цвета) к другому выходящему проводу.
Затем оба термоусадочные. Помните, что нельзя нагревать его слишком долго, иначе датчик
может быть поврежден.


Вы в основном закончили, но у вас есть несколько дополнительных необязательных шагов.


Зачистите концы трех проводов для дополнительной пайки.Затем мне нравится заплетать провода датчика, используя свои удивительные навыки в лагере для девочек-скаутов (не спрашивайте).
Это необходимо для предотвращения запутывания проводов и позволяет сгибать / направлять датчик фоторезистора.
в желаемом направлении. Оберните конец стяжкой, чтобы скрепить провода вместе.
следующие шаги.


Теперь у вас есть возможность припаять эти три провода непосредственно к вашей цепи или
делать более качественную опрессовку методом молекса. Для пайки нужен черный провод
подключен к земле, красный к выходу регулятора напряжения, а синий (сигнальный провод)
подключен к выводу аналого-цифрового преобразователя на вашем микроконтроллере.если ты
следуют руководству по роботам за 50 долларов,
обратитесь к схеме, если вы не уверены.

Если вы решили применить более сложный метод обжима, продолжайте (в противном случае все готово).
Используя обжимной пресс (~ 100 долларов США), обожмите разъемы, как показано.

Для получения более подробной информации, пожалуйста, ознакомьтесь с моим полным
учебник по изготовлению соединителей проводов.


Затем вставьте каждый из трех проводов в разъем Molex. Убедитесь, что вы положили их правильно
порядок (красный провод ДОЛЖЕН быть по центру).


И вот, готовый фоторезисторный датчик для микроконтроллера!

Опять же, для получения более подробных инструкций, пожалуйста, ознакомьтесь с моими полными
учебник по изготовлению соединителей проводов.

Мортеза Лахиджанян Сотрудник GK12: Урок 3

Дом

Биография

NSF-GK12 в Бостонском университете

Бостонский университет

Средняя школа Челси

.

Урок 3: Светочувствительная навигация с фоторезисторами

Предметная область

Машиностроение

Марка

11–12

Расчетная длина

3-4 лекции

Необходимые знания / навыки

Базовые знания программирования, такие как логические операторы (циклы AND, OR, IF… ELSE и FOR, DO и WHILE) и команды, необходимые для движений роботов.Знакомство с электрическими схемами и законами Киркова.

Описание нового содержания

Этот урок знакомит студентов с фотодатчиками. С помощью нескольких примеров и заданий учащиеся изучают применение фотодатчиков в робототехнике. Студенты проводят практические занятия, в которых они проектируют и внедряют контроллеры фотодатчиков с обратной связью для своих роботов. Кроме того, студенты практикуют анализ схем с помощью примеров и упражнений.

Голы

Цель этого урока — познакомить с фоторезисторами и некоторыми их приложениями, такими как светочувствительная навигация роботов.

Необходимые материалы

  1. Роботы
  2. Фоторезисторы — CD (2 на робота)
  3. Резисторы — 2 кОм, 220 Ом, 470 Ом, 1 кОм, 4.7 кОм, 10 кОм (по 2 на каждого робота)
  4. Перемычки
  5. Блок питания на 5 В и мультиметр (по 1 на группу)
  6. Компьютеры для программирования

Процедура

Введение:

Спросите учащихся, знают ли роботы об окружающей их среде.Что им нужно, чтобы узнавать свое окружение? Проведите сравнение роботов и людей и спросите, что позволяет людям понять их среду обитания. В частности, спросите, какие роботы должны распознавать светлые или темные участки. Приведите несколько примеров ситуаций, в которых роботам нужно чувствовать свет. Установить, что фотодатчики в машинном мире аналогичны глазам в биологическом мире.

Представляем фоторезистор:

Попросите учащихся описать функцию резистора.Спросите, есть ли у резисторов фиксированные значения. На этом этапе представьте фоторезисторы и попросите учащихся угадать, как работают фоторезисторы, используя его название в качестве подсказки. Установите, что фоторезистор является светозависимым резистором, что означает, что его значение сопротивления зависит от яркости или освещенности света, который светит на его светочувствительную поверхность. Нарисуйте на доске фоторезистор и его схематический символ и попросите учащихся найти его в своем наборе.

Задание № 1: Создание и испытание схем фоторезисторов

Нарисуйте эту схему на плате и объясните, как работает схема фоторезистора.Например, используя вход 5 В, сопротивление фоторезистора 2 кОм и законы Киркова, рассчитайте выход (2,5 В). Попросите учащихся решить ту же задачу с другим номиналом фоторезистора. Определите, что выходное напряжение рассчитывается по следующей формуле:

В_выход = 5 В x (2000 Ом) / (2000 Ом + R)

где R — сопротивление фоторезистора.

Попросите учащихся построить эквивалентную схему.Эта схема датчика сможет определить разницу между оттенком и отсутствием тени. Попросите учащихся проверить свои схемы с входным напряжением 5 В (с использованием источника питания) и измерить выходное напряжение с помощью мультиметра. Попросите учащихся поэкспериментировать с разными делителями напряжения, заменив резистор 2 кОм другими резисторами (470 Ом, 1 кОм, 4,7 кОм и 10 кОм), чтобы определить, какие резисторы лучше всего работают в условиях освещения. Лучшая комбинация — это такая, которая не слишком чувствительна, но не требует, чтобы они держали руки над фоторезистором.

Считывание выходных значений датчика в компьютере:

Попросите учащихся найти контакты ввода / вывода на своих роботах. Спросите их, каковы, по их мнению, функции этих контактов. Дайте краткое описание функций контактов ввода / вывода и попросите учащихся восстановить две схемы фоторезисторов, одну справа, а другую слева, на макете робота, используя лучшую комбинацию резисторов, найденных в упражнении № 1.

Помогите учащимся запрограммировать своих роботов для считывания значений датчиков (образец кода щелкните здесь).

Упражнение № 2: Блуждайте и избегайте теней, подобных объектам

Спросите учащихся, полезна ли информация, предоставляемая датчиками. Как они могут использовать показания датчиков для повышения производительности робота. Направьте класс к использованию логических операторов (IF… ELSE). Попросите учащихся написать инструкции для своих роботов, чтобы они бродили по пространству и избегали теней на листе бумаги.Проверьте работу студентов и помогите им использовать инструкции IF… ELSE. После того, как указания будут составлены, попросите учащихся запрограммировать свое направление на языке роботов (для просмотра образца кода щелкните здесь). Разрешите учащимся протестировать своих роботов на белой поверхности с темными пятнами. Если роботы не работают хорошо, помогите ученикам отладить их коды, задав такие вопросы, как

      • с какой частью поверхности у робота проблемы?
      • какова ваша текущая команда для этой части?
      • , если бы вы были роботом, в каком направлении вам нужно было бы решить эту проблему?
      • как преобразовать эти указания в команды в вашей программе?

Оценка

Нарисуйте на плате схему фоторезистора с входом 5 В, выходом 2.1 В, а сопротивление делителя напряжения 2 кОм. Попросите учащихся рассчитать значение сопротивления фоторезистора.

Представьте новое занятие № 3: Следуйте за лучом фонарика. Попросите учащихся написать инструкции, необходимые роботам для выполнения этого задания

Добавочные номера

Дополнительную информацию можно получить от датчиков, добавив в схему конденсатор. Это может быть мероприятие, демонстрирующее преимущества RC-цепей и их влияние на показания датчиков.

Действия №2 и №3 также можно повторить, когда используются инфракрасные (ИК) датчики.

Ссылка Робототехника с ботом Boe-Bot (PARALLAX inc.)

Tweaking4All.com — Arduino — Игра со светочувствительным резистором (LDR)

Чтение окружающего света с LDR

Первое, что мы должны знать, это то, что LDR (светозависимый резистор или фоторезистор) — это в основном резистор, который меняет сопротивление в зависимости от света.Больше света означает меньшее сопротивление. Меньше света — больше сопротивления.

LDR существуют очень давно (в детстве я уже играл с LDR) и дешевы. Не говоря уже о том, что он довольно прочный и очень дешевый.

Теперь при подключении LDR к Arduino автоматически выбирается один из аналоговых выводов, но аналоговые выводы медленны, когда дело доходит до их считывания. Поэтому в этой статье мы также покажем вам, как подключить их для использования с цифровым выводом, который дает нам состояние ВКЛ / ВЫКЛ вместо значения.

Измерительный светильник и LDR

Обратите внимание, что фраза «измерение света» — это не совсем то, что я бы назвал. LDR
— не совсем точный способ измерения света как таковой.

Однако это отличный инструмент для определения окружающего света… грубо.

LDR на аналоговом выводе Arduino

Это был бы наиболее часто используемый и наиболее очевидный способ использования LDR, поскольку он колеблется в сопротивлении, производя множество значений.

В этой настройке мы сделаем так, чтобы значение, считываемое с аналогового вывода, фактически увеличивалось с увеличением освещенности.Для этого мы используем крошечную схему, которая пропускает питание через LDR. Поскольку LDR уменьшает свое сопротивление по мере увеличения света, больше «мощности» будет проходить через него на аналоговый вывод, что приводит к тому, что Arduino «считывает» более высокое значение.

Аналоговый вывод будет считывать значения от 0 до 1023, поэтому он преобразует аналоговый сигнал в цифровое представление — также называемое аналогово-цифровым преобразователем (AD или ADC), встроенным в Arduino.

Все, что нам нужно, это:

  • Arduino (я использовал Uno, в последнее время сообщалось, что клоны иногда вызывают проблемы)
  • USB-кабель для подключения Arduino к нашему компьютеру
  • Arduino IDE (скачать бесплатно)
  • LDR (да!)
  • резистор 100 кОм (коричнево-черно-желтый, или см. Наш калькулятор резисторов)
  • 3 провода
  • макет малый

Настройка очень проста:

Прописью:

Подключите + 5 В Arduino к одному выводу LDR (выводы LDR можно поменять местами, поэтому не беспокойтесь о полярности).
Подключите другой вывод LDR к A0 (аналоговый вывод Arduino) и один вывод резистора 100 кОм.
Подключите другой вывод резистора 100 кОм к GND Arduino.

Схема (сделанная с помощью Fritzing):

Arduino — LDR, подключенный к аналоговому выводу

Чертеж макета (выполненный с помощью Fritzing):

Arduino — LDR, подключенный к аналоговому выводу

Скетч также прост и отображает считываемое аналоговое значение через последовательный порт, чтобы мы могли видеть, что происходит.

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

#define LDRpin A0 // pin, куда мы подключили LDR и резистор

int LDRValue = 0; // результат чтения аналогового вывода

void setup () {
Serial.begin (9600); // устанавливает последовательный порт для связи
}

void loop () {
LDRValue = analogRead (LDRpin); // считываем значение из LDR
Serial.println (LDRValue); // выводим значение на последовательный порт
delay (100); // подождите немного
}

Подключите Arduino к компьютеру с помощью кабеля USB.

Запустите Arduino IDE и убедитесь, что вы выбрали правильную плату и последовательный порт.
Для выбора правильной платы перейдите в «Инструменты» «Плата» «Arduino Uno» (если вы используете Arduino Uno), а для правильного порта перейдите в «Инструменты» «Порт» «/ dev / cu. usbmodem1411 (Arduino Uno) »(это на моем Mac, ваш Mac или ПК может отображать что-то другое).

Скопируйте и вставьте эскиз выше в IDE Arduino (либо вставьте существующий пустой код, либо откройте новый эскиз — «Файл» «Новый») и нажмите кнопку «Загрузить», которая на рисунке ниже является кнопкой «B «.

Программное обеспечение Arduino — Полезные ярлыки

Затем запустите «Инструменты» «Serial Monitor», чтобы мы могли увидеть результат, который будет примерно таким:

... 

949
945
943
917
838
837
832
796
748
709
706
704
692
689
698

...

Если ничего не делать, значение, кажется, колеблется в районе 917… 950, однако, если провести рукой над датчиком (ограничение света), оно упадет ниже 800.

Обратите внимание, что эти значения, вероятно, будут другими в вашей среде.
Поиграйте с ним и посмотрите, что делают значения.

LDR на цифровом выводе Arduino

Теперь, когда мы увидели, как LDR работает на аналоговом выводе, пора посмотреть, что произойдет с цифровым выводом на вашем Arduino.

Имейте в виду, что цифровой вывод возвращает только 1 или 0 (ноль), в отличие от аналогового вывода, который полезен, если что-то нужно включить или выключить, например, свет.

Кажется, что для Arduino порог напряжения 2,2 В вызывает либо 1, либо 0. Также обратите внимание, что чтение этого значения происходит намного быстрее, чем чтение аналогового вывода, что имеет решающее значение для приложений, где скорость имеет существенное значение (например, Приложение Boblight).
Итак, давайте проверим это.

Для этой цели я буду использовать потенциометр, который представляет собой переменный резистор, чтобы я мог точно настроить, когда он достаточно светлый, чтобы включиться (1), и достаточно темный, чтобы выключиться (0). Основная причина этого в том, что ваш окружающий свет (среда) будет отличаться от моего.Не говоря уже о том, что где бы вы ни собирались это применить, это может быть более темное или более светлое место, чем то, где вы собираете свою установку Arduino.

Мы будем использовать те же компоненты, что и раньше, но заменим резистор на потенциометр.

Потенциометр обычно имеет 3 контакта. Тот, что посередине, — это переменная шкала, а те, что слева и справа, в основном резисторы. Переменная шкала скользит по этому резистору и «отводит» сопротивление между нулем и максимальным сопротивлением резистора.

Может быть, этот рисунок лучше объясняет:

R — «полный» резистор. Он имеет два контакта: R 1 и R 2 .
Если вы использовали мультиметр и измеряли сопротивление между контактами R 1 и R 2 , то вы считали сопротивление резистора R.

Стеклоочиститель (V) создает «ярлык», поэтому, если вы измеряете сопротивление между R 1 и V, вы должны измерять только сопротивление R, которое находится между контактами R 1 и V.Или, если вы измеряете сопротивление между R 2 и V, вы будете измерять сопротивление R между R 2 и V

.

Таким образом, перемещение дворника изменило бы расстояние, например, между R 1 и V — чем больше расстояние между этими двумя контактами, тем выше сопротивление между контактами R 1 и V. Имеет смысл?

В нашей настройке мы используем только 2 из 3 контактов, средний и один справа или слева.

Как работает потенциометр

Все, что нам нужно, это:

  • Arduino (я использовал Uno, в последнее время сообщалось, что клоны иногда вызывают проблемы)
  • USB-кабель для подключения Arduino к нашему компьютеру
  • Arduino IDE (скачать бесплатно)
  • LDR (да!)
  • потенциометр 10 кОм (вы можете попробовать более высокие или более низкие значения)
  • 3 провода
  • макет малый

Прописью:

Подключите + 5 В к одному выводу LDR (выводы LDR можно поменять местами, поэтому не беспокойтесь о полярности).
Подключите другой вывод LDR к цифровому выводу 8 (Arduino) и внешнему выводу потенциометра 10 кОм (левому или правому).
Подключите средний контакт потенциометра 10 кОм к GND Arduino.

Следующие рисунки могут сильно отличаться, но на самом деле они не сильно отличаются от аналогового примера.
Мы заменяем резистор 100 кОм потенциометром 10 кОм, и вместо аналогового вывода A0 мы используем цифровой вывод 8.

Схема (сделанная с помощью Fritzing):

Arduino — LDR подключен к цифровому выводу

Чертеж макета (выполненный с помощью Fritzing):

Arduino — LDR подключен к цифровому выводу

Эскиз будет почти таким же, как и для аналогового метода.
Мы изменили только тот факт, что мы считываем цифровой сигнал с контакта 8.

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

#define LDRpin 8 // pin, где мы подключаем LDR и резистор

int LDRValue = 0; // результат чтения аналогового вывода

void setup () {
Serial.begin (9600); // устанавливает последовательный порт для связи
}

void loop () {
LDRValue = digitalRead (LDRpin); // считываем значение из LDR
Serial.println (LDRValue); // выводим значение на последовательный порт
delay (100); // подождите немного
}

Подключите Arduino к компьютеру с помощью кабеля USB.

Запустите Arduino IDE и убедитесь, что вы выбрали правильную плату и последовательный порт.
Для выбора правильной платы перейдите в «Инструменты» «Плата» «Arduino Uno» (если вы используете Arduino Uno),
И для правильного порта перейдите в «Инструменты» «Порт» «/ dev / cu. .usbmodem1411 (Arduino Uno) »(это на моем Mac, на вашем Mac или ПК может отображаться что-то другое).

Скопируйте и вставьте скетч выше в Arduino IDE (либо вставьте существующий пустой код, либо откройте новый скетч — «Файл» «Новый») и нажмите кнопку «Загрузить».

Затем запустите «Инструменты» «Serial Monitor», чтобы мы могли увидеть результат, который будет примерно таким:

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

Это также может быть загрузка нулей.

Теперь осторожно поверните ручку потенциометра, пока она не переключит значения. Поэтому, если вы начали с большого количества единиц, медленно поворачивайте их, пока они не станут нулями, или наоборот. Не поворачивайте эту ручку слишком быстро, вам придется искать золотую середину, где она переключает выходное значение.

Как только вы найдете золотую середину, протяните руку LDR, и вы увидите, как он изменится. Если нет: настройте потенциометр еще немного, пока он не наступит.

LDR на расширенном цифровом выводе Arduino

Теперь, имея один LDR на цифровом выводе, мы можем считывать только состояние ВКЛ и ВЫКЛ, что может быть не так уж и хорошо, если вы хотите более двух интервалов (диапазон ВЫКЛ и диапазон ВКЛ).

Допустим, нам нужно 3 уровня освещенности, тогда 2 LDR на каждом собственном цифровом выводе могут помочь — все в предположении, что чтение аналоговых выводов, конечно, слишком медленное. Ниже приведен пример того, как это можно сделать. Вы можете расширить эту идею, добавив столько LDR, сколько захотите, и ваш Arduino сможет справиться с этим.

По сути, мы переводим один LDR в положение ON быстрее, чем другой LDR. Для этой цели у них обоих есть собственный потенциометр, так что мы можем настроить их так, как сочтем нужным для каждого «уровня».

Для второго LDR мы используем вывод 7 (в эскизе) — можете использовать другой вывод, но не забудьте соответствующим образом скорректировать эскиз.

Схема (сделанная с помощью Fritzing):

Arduino — двойной LDR, подключенный к цифровому выводу

Чертеж макета (выполненный с помощью Fritzing):

Arduino — двойной LDR, подключенный к цифровому выводу

Эскиз для этой установки:

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

#define LDRpin1 7 // контакт, на котором мы подключаем LDR и резистор
#define LDRpin2 8 // контакт, где мы подключаем LDR и резистор

int LDRValue1 = 0; // результат чтения цифрового пина
int LDRValue2 = 0; // результат чтения цифрового пина

void setup () {
Serial.begin (9600); // устанавливает последовательный порт для связи
}

void loop () {
LDRValue1 = digitalRead (LDRpin1); // считываем значение из LDR
LDRValue2 = digitalRead (LDRpin2); // считываем значение из LDR

Serial.print (LDRValue1); // выводим значение LDR1 на последовательный порт
Serial.print (""); // выводим пробел
Serial.println (LDRValue2); // выводим значение LDR2 на последовательный порт

delay (100); // подождите немного
}

В зависимости от настроек потенциометра и окружающего освещения вы увидите пролетающие наборы «0 0», «1 0», «0 1» или «1 1».
Сначала поверните оба потенциометра на дальний конец.

Установка «низкого» уровня:
Уменьшите окружающий свет до точки, которую вы считаете «темной».
Поверните оба потенциометра, пока не увидите только наборы «0 0». Это будет наш «темный» уровень.

Установка «среднего» уровня:
Установите для окружающего освещения то, что вы считаете «средним».
Очень медленно увеличивайте только один из потенциометров, скажем LDR1, пока не начнет появляться установка «1 0».
(если вы сделаете это с LDR2, должны появиться наборы «0 1»)

Установка «высокого» уровня:
Теперь увеличьте окружающий свет до того, что вы считаете «высоким» (все более яркое также будет считаться «высоким»).
Очень медленно перемещайте потенциометр LDR2 вверх, пока не начнут появляться наборы «1 1».

Поиграйте с этим немного, и вы научитесь тонкой настройке.

Следующий пример кода дает вам представление о том, что вы можете с этим сделать:

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

#define LDRpin1 7 // контакт, на котором мы подключаем LDRpin1 7 // контакт, на котором мы подключаем LDR и резистор
#define LDRpin2 8 // контакт, где мы подключаем LDR и резистор

int LDRValue1 = 0; // результат чтения цифрового пина
int LDRValue2 = 0; // результат чтения цифрового пина

void setup () {
Serial.begin (9600); // устанавливает последовательный порт для связи
}

void loop () {
LDRValue1 = digitalRead (LDRpin1); // считываем значение из LDR
LDRValue2 = digitalRead (LDRpin2); // считываем значение из LDR

Serial.print (LDRValue1); // выводим значение LDR1 на последовательный порт
Serial.print (""); // выводим пробел
Serial.print (LDRValue2); // выводим значение LDR2 на последовательный порт

if ((LDRValue1 == 1) && (LDRValue2 == 1)) {
Serial.печать ("-> ВЫСОКИЙ"); }
else if ((LDRValue1 == 1) && (LDRValue2 == 0)) {
Serial.print ("-> MEDIUM"); }
else if ((LDRValue1 == 0) && (LDRValue2 == 0)) {
Serial.print ("-> LOW"); }

Serial.println («освещение»);

задержка (100); // подождите немного
}

Пример вывода (в более темной комнате при медленном перемещении фонарика в сторону обоих LDR) после настройки потенциометров может выглядеть следующим образом:

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

0 0 -> НИЗКОЕ освещение
0 0 -> НИЗКОЕ освещение
0 0 - > НИЗКОЕ освещение
0 0 -> НИЗКОЕ освещение
0 0 -> НИЗКОЕ освещение
1 0 -> СРЕДНЕЕ освещение
1 0 -> СРЕДНЕЕ освещение
1 0 -> СРЕДНЕЕ освещение
1 0 -> СРЕДНЕЕ освещение
1 1 -> ВЫСОКОЕ освещение
1 1 -> ВЫСОКОЕ освещение
1 1 -> ВЫСОКОЕ освещение

Чтобы применить это, например, в проекте Boblight (непроверенный), вы можете попробовать что-то вроде кода, приведенного ниже.
Это просто пример, и чтобы упростить сравнение, я добавил оба LDRValue, где я умножил второе LDRvalue на 10.
Итак, теоретически мы можем получить такие результаты, как 0, 1, 10 и 11. Как упоминалось ранее, из-за перекрытие одного значения (10) не произойдет, поэтому у нас есть {0, 1, 11} как возможные результаты.

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

#define LDRpin1 7 // контакт, где мы подключаем LDR и резистор
#define LDRpin2 8 // контакт, где мы подключаем LDR и резистор

... // другой код вашего проекта

void loop () {
... // цикл вашего проекта

AdjustBrightness ();

... // Дополнительный код проекта
}

void AdjustBrightness () {
int LDRValue = 0; // результат чтения цифрового вывода

LDRValue = digitalRead (LDRpin1); // считываем значение из LDR
LDRValue = LDRValue + (digitalRead (LDRpin2) * 10); // Добавляем значение из следующего LDR

if (LDRValue == 0) {
// Темный, поэтому установите яркость светодиода, например, на 50%
}
else if (LDRValue == 10 {
// Средний, поэтому установите яркость светодиода, например, на 70%
}
else if (LDRValue == 11) {
// Яркий свет, установите яркость светодиода, например, на 100%
}
}

Заключение

С помощью LDR мы можем считывать окружающий свет, даже если он не на 100% точен и не подходит для измерения.Это скорее инструмент для обнаружения окружающего света.

Мы можем использовать аналоговый или цифровой вывод, каждый со своим назначением и применением.

Использование аналогового вывода дает вам диапазон от 0 до 1023 для результатов измерения.
Подобные измерения дают вам диапазон для работы, но они относительно медленные и в определенных ситуациях (например, Boblight) этого недостаточно для практического использования.

Подход с цифровым выводом намного быстрее и может быть расширен путем добавления еще одного LDR на второй вывод и точной настройки потенциометра этого второго LDR на другую чувствительность, так что, по сути, у вас может быть 3 «значения» или уровня освещенности… ( будет перекрытие, поэтому 4-го значения не будет)

OpenBCI


Одна из фундаментальных проблем при исследованиях мозга — связать активность мозга с некоторым стимулом или когнитивным состоянием с высокой временной точностью.Поскольку большая часть динамики мозга происходит в масштабе времени в миллисекунды, очень важно иметь ОЧЕНЬ точную метку вашего стимула по отношению к данным мозга.

Есть несколько способов измерить время. Вы можете считать пальцами, вы можете считать с помощью часов и т. Д. Один из точных подходов к измерению времени изменений на экране компьютера — использование фоторезистора (или аналогично фотодиода). По сути, фоторезистор измеряет изменения света, потому что, когда свет попадает на датчик, он модулирует сопротивление фоторезистора, которое, в свою очередь, модулирует напряжение в вашей цепи.Вы можете измерить это изменение напряжения, используя очень простую настройку с использованием Arduino и небольшого количества кода (см. Здесь простую, но потрясающую демонстрацию).

В этом посте я собираюсь описать наши недавние попытки измерить время визуальных изменений на компьютере с помощью фоторезистора и Arduino (и нескольких других простых компонентов). Если вы хотите попробовать это дома, вам понадобится

.

  1. 32-битная 8-канальная плата OpenBCI
  2. макет
  3. Фоторезистор

  4. (например, этот или с проводами, чтобы не паять)
  5. резистор 220 Ом (это сработало лучше всего для нас, но будет зависеть от фоторезистора)
  6. (4) Кабельные перемычки
  7. паяльник с флюсом

Что касается программного обеспечения, вам понадобится Arduino IDE и прошивка, а также немного знаний Git 🙂


Чтобы использовать фоторезистор с платой OpenBCI, необходимо немного изменить прошивку.Но не волнуйтесь, мы уже сделали это за вас. Вот ссылка на репозиторий Git, который можно клонировать следующим образом:

git clone https://github.com/OpenBCI/OpenBCI_32bit_TriggerTimingTests

Следуйте этому руководству, чтобы загрузить код на доску.


Припаяйте разъемы-мама к плате

Во-первых, нам нужно припаять эти разъемы, которые идут в комплекте с платой. Для этого вставьте штыри и переверните плату, чтобы припаять нижнюю сторону.


Припаяйте провода к фоторезистору

Припаяйте фоторезистор к проводам с помощью термоусадочной трубки, чтобы все оставалось чистым и красивым.


Создайте схему

Используя известное программное обеспечение «murf CAD», мы нарисовали схему выше. Вот краткое изложение схемы словами:

3,3 В -> фоторезистор -> вывод D13 (здесь мы считываем напряжение в Arduino) -> резистор 220 Ом -> земля.

Теперь приступим к реализации нашего дизайна.Здесь вам нужно будет собрать все кусочки. Ардуино, макет, фоторезистор, перемычки и резистор 220 Ом. Давайте построим наш датчик освещенности! Сначала подведем питание к макетной плате. Вы можете сделать это, подключив перемычку (красную) к входу «VDD» на плате OpenBCI:

Теперь подключите заземление (черный) к макетной плате. Также на плате есть вход заземления:

Присоедините фоторезистор (два черных провода):

И резистор, подключенный к земле:

Перемычка (желтая) для считывания изменений напряжения (входит в контакт D13 на плате):

И наконец, подключите питание к фоторезистору (коричневый провод):

Вааааааааааааааааааааааааааааааа! Схема завершена.Теперь давайте прикрепим фоторезистор к экрану компьютера, чтобы мы действительно могли измерить изменения на мониторе компьютера:

Теперь вы настроены для измерения задержек!


В этом посте мы обобщили один подход к измерению физических изменений света на экране компьютера с помощью платы OpenBCI. Для этого есть много возможных применений. Вы можете использовать сигнал, чтобы связать активность ЭЭГ со стимулом, отображаемым на экране. Вы можете использовать его для измерения разницы в задержке между аппаратным и программным обеспечением (как мы это сделали здесь).Вы можете заменить фоторезистор на другой аналоговый датчик и обеспечить связь между вашими данными ЭЭГ и другими вещами в физическом мире, такими как кожно-гальванический отклик (GSR), координаты отслеживания взгляда, мышечная активность, температура, прикосновение, вы называете это!

Как я упоминал выше, мы использовали эту настройку для измерения задержек аппаратного / программного обеспечения. Вот пост с более подробной информацией об этом.

Удачного взлома!

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.