Lekcja 7: Pomiar natężenia światła.

Ta lekcja dotyczy pomiaru natężenia światła za pomocą Fotorezystora 20-30 kΩ GL5537-1. Jest to przyrząd, którego rezystancja (opór) zmienia się pod wpływem światła. Specyfikacja czujnika poniżej.

  • Symbol: GL5537-1
  • Rezystancja jasna: 20 - 30 kΩ
  • Rezystancja ciemna: 2 MΩ
  • Napięcie maksymalne (DC): 150 V
  • Moc maksymalna: 100 mW
  • Rozmiar: 5 x 2 mm
  • Temperatura pracy: od -30 °C do +70 °C
  • Na początek dokonamy prostego sprawdzenia czujnika wg schematów poniżej. Zwróćmy tylko uwagę, że wartość opornika, który użyliśmy do połączenia fotorezystora do GND to 4,7kOhm - co później się wyjaśni w rozważaniach w dalszej części lekcji.

    Piszemy kod jak poniżej:

            int fotoPin = 0;    
            int fotoDane;     
            void setup(void) {
                Serial.begin(9600);  
                }
            void loop(void) {
                fotoDane = analogRead(fotoPin);  
                Serial.print("Oswietlenie = ");
                Serial.println(fotoDane);     
                delay(1000);
                }
            

    W linii 1 definiujemy numer pinu analogowego A0, którym będziemy wczytwać dane z czujnika.
    W linii 2 definiujemy wartość chwilową danych fotoDane przechwyconych przez odczyt z pinu fotoPin, co widzimy w linii 7. W liniach 8 i 9 wypisujemy dane przez port szeregowy USB.
    Wystraczy załadować program i zasłaniając lub odkrywając fotorezystor powinniśmy otrzymać wyniki w postaci liczb w Serial Monitorze.

    Widzimy, że układ działa i reaguje na natężenie światła padającego na fotorezystor. Oczywiście następnym krokiem będzie wyskalowanie układu tak, by otrzymać natężenie oświetlenia w określonych jednostkach. Jednostką natężenia oświetlenia w układzie SI jest luks (lx). Natężenie oświetlenia jest jedyną wielkością światła, która nie charakteryzuje samego źródła światła, lecz jasność oświetlenia powierzchni. Dla orientacji poniżej znajduje się tabela przykładowych natężeń:

    NatężeniePrzykład
    0.002 luxBezksiężycowe bezchmurne niebo nocne
    0.27 - 1 lux Bezchmurne niebo z księżycem w pełni
    50 lux Pokój rodzinny
    80 lux Korytarz
    300 - 500 lux Zachód słońca lub wschód słońca w bezchmurny dzień
    1,000 lux Oświetlenie studia telewizyjnego
    10,000 - 25,000 lux Południe w słońcu
    32,000 - 130,000 lux Południe w słońcu patrząc w kierunku słońca

    Na początek sprawdzimy jak zachowuje się opór naszego fotorezystora bezpośrednio przez multimetr cyfrowy. Wykonujmey pomiar dla światła padającego bezpośrednio na fotorezystor, a następnie dla zakrytego fotorezystora. Należy zwrócić uwagę na to, że charakterystyka oporu fotorezystora w zależności od długości fali światła nie jest liniowa, tzn. zależy również od koloru światła. Wynika z tego, że otrzymamy różne wyniki w zależności od tego jakie źródło światła będzie oświetlało nasz układ. Inny kolor (długość fali) ma przecież światło dzienne, inny światło z tradycyjnej żarówki a jeszcze inne z żarówki ledowej.

    Z przykładowych pomiarów widać, że opór waha się od 1kOhm do 1MOhm. Poniżej charakterystyka fotorezystora w zależności od długości fali światła (koloru), z której wynika, że maksimum przypada dla długości fali 540nm (światło o barwie zielonej).

    Z dokumentacji producenta fotorezystora wynika, że natężenie 100Lx uzyskujemy przy zakresie oporu 4.2kOhm - 7.5kOhm. Zwróćmy uwagę na to, że charakterystyka natężenia względem oporu jest nieliniowa i wykres jest logarytmiczny.



    Powrót do spisu materiałów

    Nowy zakup

    Zakupiliśmy nowy moduł Arduino Leonardo i Yun z obsługą sieci przez Ethernet i WiFi.

    Nowe czujniki

    Mamy nowe czujniki żyroskopowe. Możemy kontrolować położenie robota.

    Zajęcia otwarte

    Zapraszamy na zajęcia otwarte uczniów klas V, VI i gimnazjów, które odbywają się w każdy czwartek w godz. 15.00-16.00 (Wcześniej prosimy o kontakt).