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[入门] 【感光灯】基于Mind+ Ardunio入门教程09

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本帖最后由 DFEDU 于 2019-12-11 09:44 编辑

        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。



所需元件
1×  光敏二极管                       
1×  5mm LED灯                        
1×  220欧电阻                        
1×  10k欧电阻                        



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。

9-1 感光灯的接线图


代码编程

输入样例代码9-1:
[C] 纯文本查看 复制代码
//项目九 – 感光灯  
int LED = 13;                                                        //设置LED灯为数字引脚13  
int val = 0;                                                        //设置模拟引脚0读取光敏二极管的电压值  
  
void setup(){  
     pinMode(LED,OUTPUT);                                // LED为输出模式  
     Serial.begin(9600);                                // 串口波特率设置为9600  
}  
  
void loop(){  
     val = analogRead(0);                                // 读取电压值0~1023  
     Serial.println(val);                                // 串口查看电压值的变化  
     if(val<1000){                                                // 一旦小于设定的值,LED灯关闭  
          digitalWrite(LED,LOW);  
     }else{                                                        // 否则LED亮起  
          digitalWrite(LED,HIGH);  
     }  
     delay(10);                                                // 延时10ms  
}  
       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。




代码学习

       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。

       我们之前在项目七中讲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。

       从串口监视器读值,是调试代码一种很好的方法。



硬件回顾

光敏二极管

       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。


9-2 分压电路图

       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:


9-3 分压公式

       在我们这项目中,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。





gada888  版主

发表于 2019-12-13 10:04:52

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