A fényerősség mérése más úton
Fényerősségmérés elkészíthető elektronikával.
A fizika után érdeklődő és/vagy az elektronikában jártas tanulók könnyen előállíthatnak olyan "mérőműszert", melynek segítségével összehasonlító méréseket lehet végezni a különböző fényforrások esetében. Természetesen ezek nem hiteles mérések, de az összehasonlításhoz tökéletesek.
ARDUINO-s fényerősségmérő projekt fotoellenállással
Az 1. ábrán látható kapcsolás fényfüggő ellenállást (Light Dependent Resistor, LDR), vagyis fotoellenállást tartalmaz. Ezt a kétpólust egy feszültségosztóban alkalmazzuk, így valósítva meg a nemvillamos/villamos átalakítást. A fotoellenállásnak fény hatására változik az ellenállása, így az R2+LDR feszültségosztó kimeneti feszültsége is. Ezt a feszültséget használjuk fel a fény mérésére. Természetesen tudomásul kell venni, hogy ez a műszer nem kalibrált eszköz.
A feszültség elvileg 0 és 5 volt között változhat. Nagy fényerő esetén az LDR ellenállása a nullához konvergál, így az R2+LDR feszültségosztó kimeneti feszültsége közel nulla. Teljes sötétség esetén az LDR ellenállása nagyon nagy, így a feszültségosztó kimeneti feszültsége közel 5V. A feszültségosztó kimeneti feszültségét az Arduino A0 bemenetére kapcsoljuk, mely lényegében egy 10 bites A/D (analóg-digitális) átalakító. 10 biten összesen 1024 szint különböztethető meg, úgy, hogy a 0-5V-os tartományt 1024 részre osztjuk fel. Így 1 kvantumlépcső
nagyságú, vagyis 
. A kvantumlépcsők sorszáma: 0 és 1023 közötti.Vegyük át mégegyszer! Ha sötét van, akkor az LDR ellenállásértéke nagyon nagy, így az R2+LDR feszültségosztó kimeneti feszültsége közel 5V, ha pedig nagy a fényerő, akkor az LDR ellenállása közel nulla, így az R2+LDR feszültségosztó kimeneti feszültsége közel 0V:
sötét: LDR ellenállás nagyon nagy, 
, a kvantumlépcső sorszáma: 1023
, a kvantumlépcső sorszáma: 1023világos: LDR ellenállás nagyon kicsi, 
,a kvantumlépcső sorszáma: 0
,a kvantumlépcső sorszáma: 0Mint jeleztük, a mért fényerősség nem hiteles, a kijelzett érték inkább csak viszonyszám, 0 és 1023 között (lásd kód: "value"). Azonban azt is meg kell látni, hogy a fényerő és a kvantumlépcső sorszáma között fordított arányosság van. Ezt úgy oldhatjuk meg, hogy a kijelzett érték (lásd kód: "out") a következő formula szerinti: "vout=1024-value", így az egyenes arányosság megvalósul a fényerő és a kijelzett érték között.
A C1 kondenzátor az R3 ellenálláson keresztül töltődik fel az R1 jelzésű LDR feszültségére
idő alatt. Eme feszültség kerül az A/D konverter bemenetre.
1. ábra
Szükséges anyagok:
1. 1 db LDR [fotoellenállás]
2. Arduino board
3. Összekötő kábelek
4. 1 db 16x2 LCD-kijelző
5. 1 db 4,7 kohmos ellenállás, 1 db 22 kohmos ellenállás, 1 db 22uF-os kondenzátor
6. 1 db 5kohmos potenciométer
Állítsa össze az áramkört a 2. ábra szerint!
2. ábra
Nyissa meg az alábbi kódot az Arduino IDE szoftverrel! fenymero1.ino, majd töltse fel ar Arduino board-ba! A 3. és 4. ábrán tekintheti meg a kódot.
Itt találja a Fritzing állományt: fenymero1.fzz
3. ábra
4. ábra
A kódot innen is kimásolhatja:
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);
int analogInput = A0;
float out = 0;
int value = 0;
void setup(){
pinMode(analogInput, INPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("Fenyerosseg mero");
}
void loop(){
value = analogRead(analogInput);
out = (1024-value);
if (out<25) {
out=0.0;
}
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Ertek= ");
lcd.print(out);
delay(500);
}
5. ábra Egy lehetséges kivitelezés
ARDUINO-s fényerősségmérő projekt fotoellenállással
Hasonló eredményt érhetünk el eme áramkörrel is, mint az "A fényerősség mérése 1." című pontban. Szembeötlő különbség az, hogy a fényfüggő feszültségosztóban felcseréltük a két ellenállást, az R1-et és az R2 jelű fotoellenállást. A fény hatására az LDR ellenállása lecsökken, így az osztó árama megnő, melynek hatására az R1 ellenálláson eső feszültség megnő. Belátható, hogy a fény ereje és a feldolgozandó feszültség egyenes arányosságban van. Ennek megfelelően lett megszerkesztve a kijelzett érték egyenlete, százalékban.
1. ábra
Szükséges anyagok:
1. 1 db LDR [fotoellenállás]
2. Arduino board
3. Összekötő kábelek
4. 1 db 16x2 LCD-kijelző
5. 1 db 4,7 kohmos ellenállás, 1 db 22 kohmos ellenállás, 1 db 22uF-os kondenzátor
6. 1 db 5kohmos potenciométer
Állítsa össze az áramkört a 2. ábra szerint!
2. ábra
Nyissa meg az alábbi kódot az Arduino IDE szoftverrel! fenymero2.ino, majd töltse fel ar Arduino board-ba! A 3. és 4. ábrán tekintheti meg a kódot.
Itt találja a Fritzing állományt: fenymero2.fzz
3. ábra
4. ábra
A kódot innen is kimásolhatja:
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
}
void loop(){
int value = analogRead(A0);
double v = value;
double e = (v/1023)*100;
int out = e;
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Fenyerosseg:");
lcd.print(out);
lcd.print("%");
lcd.setCursor(0, 1);
if ((out >= 0) && (out <= 5))
{
lcd.print("nagyon sotet");
}
else if ((out > 5) && (out <= 10))
{
lcd.print("sotet");
}
else if ((out > 10) && (out <= 60))
{
lcd.print("vilagos");
}
else
{
lcd.print("nagyon vilagos");
}
delay(500);
}
5. ábra Egy lehetséges kivitelezés
Fényerősség mérése fotoellenállás segítségével, szervomotoros, Arduinoval
1. ábra
Szükséges anyagok:
1. 1 db LDR [fotoellenállás]
2. Arduino board
3. Összekötő kábelek
4. Servo (180 fok)
5. 2 db 10kohmos ellenállás, 1 db 22uF-os kondenzátor
Állítsa össze az áramkört a 2. ábra szerint!
2. ábra
Nyissa meg az alábbi kódot az Arduino IDE szoftverrel! fenymero3.ino, majd töltse fel ar Arduino board-ba! A 3. és 4. ábrán tekintheti meg a kódot.
Itt találja a Fritzing állományt: fenymero3.fzz
3. ábra
4. ábra
A kódot innen is kimásolhatja:
#include <Servo.h>
Servo myservo;
int val;
void setup()
{
myservo.attach(13);
}
void loop()
{
val = analogRead(0);
val = map(val, 0, 1023, 0, 179);
myservo.write(val);
delay(10);
}
5. ábra Egy lehetséges kivitelezés (Kattintson a képre és nézze meg hogyan működik!)