Датчики интенсивности света: особенности, применение и руководство по интеграции с Arduino

Датчик интенсивности света

Источник изображения: Flickr

Вам нужно определить относительное расстояние до источника света? Или вам требуется эффективное устройство для измерения яркости источника света? Тогда вам нужен датчик интенсивности света.

Что это такое? Как это работает? Не переживайте, эта статья даст подробный разбор устройства, осветив его особенности, приложения и многое другое.

Давайте начнем!

Что такое датчик интенсивности света?

Датчик интенсивности света работает подобно спидометру. То есть, он работает за счет 감지 света. Но свет не является простым явлением. Поэтому датчик интенсивности света измеряет свет на основе размера коллектора. Несколько примеров коллекторов: солнечные зарядные устройства для телефонов, солнечные массивы на полигонах и т.д.

С этого в виду важно знать единицы измерения, которые использует датчик интенсивности света, чтобы понять устройство.

Единицы измерения датчика интенсивности света

Люмен

Эта единица измеряет полный светосильный поток лампы. Таким образом, люмен — это произведение светосильной интенсивности (измеряемой в канделах) и угла, который заполняет луч (измеряемого в стерадианах).

Например, если у вас есть лампа, которая создает видимый свет в разных направлениях со светосильной интенсивностью 20 кандел, ваш светосильный поток будет составлять 251 люмен.

Это справедливо, если умножить светосильную интенсивность на полные 4π стерадиан. Следовательно, независимо от концентрации или отражения света, эта лампа будет генерировать 251 люмен светосильного потока.

Кандела

Эта единица показывает силу света для человеческого глаза. Действительно, единица использует официальную формулу SI, измеряющую длину волны света в луче. Но в значительной степени она опирается на свою чувствительность к человеческому глазу.

Интересно, что кандела не идеально подходит для сравнения фонариков и ламп.

Кроме того, интенсивность луча зависит от концентрации выхода в определенном направлении и выхода лампы. Поэтому для точного измерения диапазона выхода лампы вам нужен люмен.

Люкс

Эта единица измеряет светосильный поток на единицу площади. Следовательно, люкс представляет собой люмен на каждый квадратный метр. Также единица полезна для измерения интенсивности света, проходящего через поверхность. Другими словами, люкс — это общее количество света, попадающего на определенную поверхность.

Как работают датчики интенсивности света?

Датчики интенсивности света работают путем измерения освещенности с использованием различных устройств, таких как:

Фоторезистор

Фоторезистор — это устройство, которое меняет сопротивление при изменении яркости света. Следовательно, его можно использовать для определения, когда свет выключен или включен. Альтернативно, можно использовать устройство для сравнения уровней света. Плюс, они играют важную роль в датчике интенсивности света.

Фотодиод

Иногда датчики интенсивности света используют фотодиод для измерения освещенности. Обычно фотодиоды используют внутренний фотоэлектрический эффект. То есть, электроны ослабляют, когда луч света попадает на них. В результате будет течь электрическая энергия. Следовательно, можно измерить ток для возврата освещенности света. Так, отличным примером устройств, работающих как фотодиодные датчики интенсивности света, являются солнечные панели.

Фототранзисторы

На самом деле, этот датчик интенсивности света работает как фотодиод и усилитель. В результате усиления фототранзисторы имеют более высокую чувствительность к свету. Но они не идеально подходят для обнаружения низких уровней света, как фотодиоды.

Особенности датчика интенсивности света

• Отличная стабильность
• Выходные интерфейсы с напряжением и RS485
• Широкий диапазон измерений
• Датчик имеет рейтинг защиты IP66
• Комплектуется встроенной защитой TVS/ESD

Применение датчика интенсивности света

Вот различные области применения, где можно использовать датчики интенсивности света.

1. Безопасность

Для безопасности датчики сочетаются с лазерами для создания определенных невидимых лучей в качестве барьеров безопасности.

2. Автомобили

В новых автомобилях некоторые датчики помогают фарам автоматически включаться.

3. Потребительская электроника

Датчики света помогают увеличивать яркость экрана мобильных телефонов в темных местах.

4. Уличное освещение

Ночью датчики света в уличных фонарях включаются, когда они чувствуют прохожих или водителей, проезжающих мимо.

5. Медицина

Датчики интенсивности света можно найти в пульсоксиметрии и мониторах сердца.

6. Садоводство

Датчики интенсивности света работают с поливными системами, используемыми в садоводстве. Они обнаруживают солнечный свет и активируют поливатели для работы — поддерживая деревья и растения хорошо увлажненными.

7. Солнечная энергетика

Датчики света помогают обнаруживать солнечные лучи и выравнивать солнечные панели, чтобы получить максимум от солнечной энергии.

Как построить датчик интенсивности света с использованием Arduino

Для правильной реализации этого проекта вам нужно соединить аналоговый вход Arduino с фоторезистором. Затем можно использовать функцию analogRead() для измерения и чтения значений Arduino. После этого запрограммируйте пин 3 на LOW или HIGH, чтобы выключить или включить светодиоды.

Интересно, что пороговое значение для Arduino обычно составляет 150. Следовательно, Arduino управляет светодиодами на выключение, когда аналоговое значение считывается ниже 150. Но если аналоговое значение Arduino считывается выше 150, светодиоды автоматически включаются.

Какие инструменты необходимы для настройки светодиодов Arduino?

Вот необходимые материалы для реализации этого проекта.

• Светодиод (2)

• Резистор 1 кОм (1)

• Резисторы 470 Ом (2)
• Плата Arduino (1)

• Перемыточные провода

• Макетная плата (1)

• Фоторезистор (1)

Фоторезистор для обнаружения интенсивности света

Как собрать схему за 8 шагов

Схема подключения датчика света к Arduino

Источник изображения: Arduino.cc

1. Во-первых, соедините первый из двух выводов фоторезистора с 5 вольтами. Затем соедините второй вывод фоторезистора с GND на плате через резистор 1 кОм.

2. Соедините аналоговый пин A1 с концом одного перемыточного провода. Затем соедините другой конец перемыточного провода с неземлейным выводом резистора 1 кОм.

3. Далее, соедините светодиоды в соответствующем пути через резистор 470 Ом — заземляя отрицательные выводы, как показано на схеме выше.

4. Соедините положительные выводы светодиодов с пином 3 через второй резистор 47 Ом.

5. Затем соедините пин GND Arduino с заземленными выводами.

6. Запустите Arduino, подключив его через USB-кабель Arduino.

7. Далее, используйте программное обеспечение Arduino IDE для загрузки программы Arduino в систему.

8. Наконец, обеспечьте питание вашей плате Arduino через USB-кабель или источник питания от батареи.

Как проверить, работает ли ваш датчик интенсивности света Arduino

Сначала убедитесь, что ваша комната темная, потому что светодиоды не будут работать, если комната светлая или освещенная. Затем используйте руку, чтобы закрыть фоторезистор, и проверьте, загорается ли светодиод. После этого откройте фоторезистор и проверьте, гаснет ли светодиод.

Вот изображение кода Arduino, необходимого для запуска проекта.

Код Arduino

Источник изображения: Arduino.cc

Итог

С подробной информацией в этой статье о датчиках интенсивности света вы должны иметь исчерпывающие сведения по теме. Также вы можете применить шаги и использовать необходимые инструменты для создания своего датчика света на Arduino.

Все еще испытываете трудности с созданием датчиков света на Arduino? Мы готовы помочь вам. Не стесняйтесь связаться с нами сегодня.