#7 Eksperymenty z fotorezystorem

 

Eksperymenty z fotorezystorem i Arduino

Fotorezystory to proste, ale niezwykle przydatne elementy elektroniczne, które pozwalają na wykrywanie natężenia światła. W tym wpisie podzielę się moim doświadczeniem w pracy z fotorezystorem podłączonym do Arduino, analizą odczytów ADC oraz sposobami dostosowania układu do naszych potrzeb.

1. Co będzie potrzebne?

Aby przeprowadzić testy z fotorezystorem i Arduino, potrzebujesz:

• Fotorezystora (np. 20kΩ – 30kΩ )

• Rezystora 10kΩ (lub innych wartości do testów)

• Płytki Arduino (np. Arduino Uno)

• Przewodów połączeniowych

2. Jak to działa?

Fotorezystor zmienia swoją rezystancję w zależności od ilości światła, które na niego pada. Im więcej światła, tym niższa rezystancja; w ciemności rezystancja wzrasta. Arduino nie może bezpośrednio odczytać rezystancji, dlatego stosujemy dzielnik napięcia.

W naszym układzie:

1. Fotorezystor – jedna nóżka do 5V, druga do A0 i do rezystora 10kΩ.

2. Rezystor 10kΩ – jeden koniec do GND, drugi do A0.

Dzięki temu Arduino odczytuje napięcie między fotorezystorem a rezystorem, które zmienia się w zależności od natężenia światła.

3. Schemat podłączenia

Opis schematu podłączenia Arduino, fotorezystora i diody LED

Schemat przedstawia sposób podłączenia fotorezystora i czerwonej diody LED do Arduino Uno. Układ działa w ten sposób, że fotorezystor mierzy natężenie światła, a dioda LED może zostać zaświecona w zależności od jego poziomu.

Fotorezystor pełni funkcję czujnika światła. Jest częścią dzielnika napięcia z rezystorem 10kΩ, dzięki czemu napięcie na pinie A0 zmienia się w zależności od oświetlenia.

Połączenia:

• Jedna nóżka fotorezystora → 5V Arduino
• Druga nóżka fotorezystora → Wejście analogowe A0 oraz do jednego końca rezystora 10kΩ
• Drugi koniec rezystora 10kΩ → GND

Dioda LED jest podłączona do pinu D13 Arduino i może być sterowana w programie.

Do ograniczenia prądu użyto rezystora 220Ω.

• Anoda (+) diody LED → Pin D13 Arduino
• Katoda (-) diody LED → Przez rezystor 220Ω do GND

4. Kod programu

Oto kod, który wgrany do Arduino pozwala włączać i wyłączać diodę LED za pośrednictwem fotorezystora.

5. Wyjaśnienie kodu:

 Definicje zmiennych

• ldrPin – Pin analogowy A0 używany do odczytu wartości z fotorezystora.
• ledPin – Pin cyfrowy D13, do którego podłączona jest dioda LED.
• threshold – Próg jasności (600 to wartość ADC), poniżej którego dioda się zapala. Można dostosować do warunków.

Konfiguracja w setup()

• pinMode(ledPin, OUTPUT); – Określa, że pin D13 będzie sterował diodą LED
• Serial.begin(9600); – Umożliwia podgląd wartości odczytów w Monitorze szeregowym Arduino IDE.

Główna pętla loop()

• analogRead(ldrPin); – Pobiera wartość napięcia na dzielniku napięcia (0-1023).
• Serial.print("Odczytana wartość: "); – Wyświetla tekst w Monitorze szeregowym.
• Serial.println(ldrValue); – Wyświetla rzeczywistą wartość ADC.

Warunek sterujący diodą

• Jeśli wartość ldrValue jest mniejsza niż threshold (ciemno), włącza diodę LED (digitalWrite(ledPin, HIGH);).
• Jeśli ldrValue jest większa niż threshold (jasno), dioda zostaje wyłączona (digitalWrite(ledPin, LOW);).

Opóźnienie dla stabilności odczytów

• delay(500) - Zapobiega zbyt częstym odczytom i skokowym zmianom – co 500 ms program ponawia odczyt.
• 
  

6. Kod programu z histerezą:

Powyższy kod zawiera histerezę, która wprowadza tzw. "martwą strefę" (dead time), zapobiegając częstemu włączaniu i wyłączaniu diody LED. Dzięki temu, gdy wartości odczytane z fotorezystora balansują wokół progu jasności, unikamy migotania i niestabilnej pracy diody w zakresie przejściowym.

7. Wyjaśnienie kodu:

• Jeśli wartość ADC jest mniejsza niż lowerThreshold (ciemno) i dioda jest wyłączona (ledState == false),
  to:
  • Włącz LED (digitalWrite(ledPin, HIGH);).
  • Zmień stan flagi ledState na true, aby zapamiętać, że dioda jest włączona.

Zapobiega to ponownemu ustawianiu stanu LED w każdej pętli loop().

• Jeśli wartość ADC jest większa niż upperThreshold (jasno) i dioda jest włączona (ledState == true), 

to: 

• Wyłącz LED (digitalWrite(ledPin, LOW);). 
• Zmień stan flagi ledState na false, aby zapamiętać, że dioda jest wyłączona. 

Dioda nie wyłączy się natychmiast, jeśli wartość oscyluje wokół progu!

Do czego można wykorzystać fotorezystor?

• Inteligentny system podlewania roślin
• Słoneczny tracker – panel podążający za słońcem
• Automatyczne oświetlenie nocne
• Inteligentne rolety
• Automatyczna przesłona do kamery
• Światła adaptacyjne w samochodzie RC
• Czujnik obecności światła – ochrona roślin domowych
• Zamek na światło – kod świetlny
• Automatyczna lupa podświetlana
• Kamizelka LED dla rowerzysty, która zwiększa swoją jasność w zależności od warunków oświetleniowych.