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DFR0100 Arduino教程10 -- 感光灯

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该教程实验平台:Arduino入门套件
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这个项目中将介绍一个新元件——光敏电阻。从名字可以看出,这个器件是依赖光作用的。在黑暗的环境中,光敏电阻具有非常高阻值的电阻。光线越强,电阻值反而越低。通过读取这个电阻值,就可以检查光线的亮暗了。我们这里选用的是光敏二极管,光敏二极管其实就是光敏电阻中的一种,只是它还具有正负极性。
我们这次做的这个非常好玩,叫做感光灯。它能随着光线明暗而选择是否亮灯。这个光感灯非常适合用做夜晚使用的小夜灯。晚上睡觉的时候,家中灯关掉后,感光灯感觉到周围环境变暗了,就自动亮起。到了白天,天亮后,感光灯就又恢复到关闭的状态了。

所需材料
  • 1×  5mm LED灯
  • 1×  220欧电阻
  • 1×  10k电阻
  • 1×  光敏二极管
  • 1×  手电筒(可选)

STEP 1: 硬件连接
LED灯还是和以往一样的接法。而光敏二极管是有正负极的,和LED一样,也是遵循长脚(+),短脚(-)的原则。还需注意的与光敏二极管相连的电阻是10k,而不是220Ω。

111.jpg

STEP 2:输入代码
完成硬件连接后,打开Arduino IDE,输入下面这段代码。
  1. int LED = 13;                     //设置LED灯为数字引脚13
  2. int val = 0;                      //设置模拟引脚0读取光敏二极管的电压值

  3. void setup(){
  4.       pinMode(LED,OUTPUT);         // LED为输出模式
  5.       Serial.begin(9600);        // 串口波特率设置为9600
  6. }

  7. void loop(){
  8.       val = analogRead(0);         // 读取电压值0~1023
  9.       Serial.println(val);         // 串口查看电压值的变化
  10.       if(val<1000){                // 一旦小于设定的值,LED灯关闭
  11.               digitalWrite(LED,LOW);
  12.       }else{                        // 否则LED亮起
  13.               digitalWrite(LED,HIGH);
  14.       }
  15.       delay(10);                   // 延时10ms
  16. }
复制代码
下载完代码后,LED灯会亮起,这时,你需要拿一个手电筒照你的光敏二极管(用手机后置摄像头的闪光灯应该也可以),这时你会发现LED灯神奇般的自动熄灭。但是,一旦你的手电筒移开,LED灯又再次亮起。


STEP 3:代码回顾
这段代码想必你一定能看的懂了吧?我就简单说一下,可能不明白的地方。

我们之讲LM35温度传感器的时候,也用到了用模拟口读值。强调了,模拟量不需要输入输出模式。这里,也是同样用模拟口用来读取光敏二极管的模拟值。

一旦有光照射,读出的模拟值就会减小,这里设定的上限值是1000。这个值可以按你需要的亮度来选取。选取方法:先把整个装置放在你想让LED关闭的一个环境下,然后打开串口,查看串口显示的值,把这个值替换掉代码中的1000。从串口读值,是调试代码一种很好的方法。


STEP 4:硬件回顾
这里接触了一种新元件——光敏器件。这类器件都是将光信号变成电信号的特殊电子元件。元件内部有特殊的光导材料,外部用塑料或者玻璃封装。光线照射在这类光导材料上时,光敏器件的电阻值就会迅速变小。光敏元件有很多,光敏电阻,光敏二极管,光敏三极管等等。不过原理是差不多的。我们这里选用的是光敏二极管。

光敏二极管其实是光敏电阻中的一种。所谓二极管,就是有正负极的,所以在连线的时候也要注意正负极。

光敏电阻在黑暗的环境中,具有非常高阻值的电阻。光线越强,电阻值反而越低。随着两端电阻值的减小,电压也就相应减小(从模拟口读到的值也就变小,模拟口0~1023的值对应是0~5V的电压值)。

那电压为什么会减小呢?那就要用到我们初中学的物理知识——分压原理。让我们看一个典型的分压电路,看看它是如何工作的。

12.jpg

输入电压Vin(我们这里也就是5V),连在两个电阻上,只测量通过电阻R2的电压Vout,其电压将小于输入电压。计算R2两端的Vout电压公式是:

13.jpg

在我们这里,R1代表的就是10k电阻,R2代表的就是光敏二极管。本来R2在黑暗中,值很大很大,所以Vout也就很大,接近5V。一旦有光线照射的话,R2的值就会迅速减小,所以Vout也就随之减小了,读取的电压值就小。通过上面这个公式可以看出, R1选取不能太小,最好在1k~10k左右,否则比值变化不明显。

下一篇教程:Arduino教程 Lesson 11 -- 舵机初动tutorials

本帖被以下淘专辑推荐:

1528  学徒

发表于 2019-1-29 08:37:29

完习了!完习了!完习了!
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Shuuei  中级技师

发表于 2019-4-4 08:16:09

请问有没有公式可以转换将电压转换成光强?
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