Sensores de luz são amplamente utilizados em aplicações eletrônicas. O mais comum usado é um fotorresistor ou resistor dependente de luz. Apesar de um longo tempo de resposta, este sensor é barato e útil em diversas aplicações.
Um fotorresistor consiste em uma trilha em zigue-zague de semicondutores fotossensíveis. Oferece pura resistência, embora dependa da luz ambiente. Se estiver no escuro, o sensor tem uma resistência alta – pense em vários milhares de ohms ou mega ohms. Se estiver na luz, a resistência do sensor cai para algumas centenas de ohms.
Praticamente, os resistores dependentes de luz (LDRs) são ruins na medição da intensidade da luz. A resposta de um LDR à iluminação apresenta uma queda acentuada na resistência. Além disso, sua resposta espectral é ajustada para um comprimento de onda de luz máximo de 540 nm.
No entanto, esta sintonia com a luz verde pura torna o LDR particularmente sensível ao espectro de luz visível aos olhos humanos. Um LDR normalmente pode medir a luz ou a escuridão devido à sua resposta espectral especialmente ajustada.
Um sensor claro ou escuro pode ser projetado usando um LDR conectado a um circuito divisor de tensão.
Observação:
- Haverá uma alta queda de tensão no LDR devido à sua alta resistência ao escuro. Como resultado, será obtida uma baixa tensão na saída do divisor de tensão.
- Haverá muito menos queda de tensão no LDR na luz devido à sua resistência à queda na luz. Como resultado, uma tensão mais alta será obtida na saída do divisor de tensão.
A saída da rede divisora de tensão é analógica. O divisor de tensão pode ser emparelhado com um amplificador operacional para projetar o sensor de luz ou escuridão ideal. Primeiro, conecte a saída do divisor de tensão do resistor LDR à entrada não inversora de um OPAMP. Aplique a tensão de referência à entrada inversora.
- Se estiver escuro, a tensão de saída da rede LDR será inferior à tensão de referência e a saída do OPAMP será BAIXA.
- Se estiver leve, a tensão de saída da rede LDR será maior que a tensão de referência e a saída do OPAMP será ALTA.
Em seguida, tente conectar a saída do divisor de tensão do resistor LDR à entrada inversora de um OPAMP. Aplique a tensão de referência à entrada não inversora.
- Se estiver escuro, a tensão de saída da rede LDR será inferior à tensão de referência e a saída do OPAMP será ALTA.
- Se estiver leve, a tensão de saída da rede LDR será maior que a tensão de referência e a saída do OPAMP será BAIXA.
A tensão de referência pode ser ajustada usando um potenciômetro ou resistência variável. Independentemente de como a rede do divisor de tensão está emparelhada com o OP-AMP, a lógica de saída pode ser usada para fazer o sensor claro ou escuro.
Aqui está um diagrama de circuito que pode ser alternado como sensor de luz e escuridão…
Este exemplo usa um IC amplificador operacional duplo LM358. De acordo com o circuito acima, a saída da rede de resistores LDR é conectada à entrada não inversora de um dos amplificadores operacionais e inverte a entrada de outro amplificador operacional LM358.
A tensão de referência é ajustável por meio de um resistor variável conectado à entrada inversora do primeiro amplificador operacional e à entrada não inversora do outro. A saída dos dois amplificadores operacionais funcionará de maneiras opostas em situações claras ou escuras. A saída de um dos amplificadores operacionais é desenhada por meio de jumpers. O usuário pode escolher se deseja usar o circuito como sensor de luz ou escuridão.
A mesma saída pode ser usada para acionar um LED, indicando a detecção de claro ou escuro.
O circuito montado na PCB é mostrado aqui:
Interface de um LDR com Arduino
Um fotorresistor pode ser emparelhado com Arduino usando entrada digital ou analógica. Se o LDR em um divisor de tensão tiver interface direta com o Arduino (ou qualquer microcontrolador), a saída da rede do divisor de tensão deverá ser conectada a uma entrada analógica do Arduino.
Neste caso, o Arduino pode ser programado para ler a tensão analógica da rede de resistores LDR e compará-la com um valor de referência para certas tomadas de decisão – como ligar as luzes eletrônicas automaticamente quando a escuridão é detectada ou desligar as luzes eletrônicas. acende automaticamente quando a luz é detectada.
Uma segunda maneira de abordar isso é emparelhar a rede de resistores LDR com um amplificador operacional (amplificador operacional) e levar a saída do amplificador operacional para o Arduino como entrada digital.
Neste método, a saída do amplificador operacional é calibrada fisicamente por meio de um potenciômetro ou resistor variável. Isso significa que o usuário não precisa reprogramar o Arduino para recalibrar o sensor quando ou se necessário. Ele ou ela pode simplesmente ajustar o potenciômetro e a recalibração estará feita.
Aqui, o Arduino lê a lógica digital do circuito do amplificador operacional LDR e toma a decisão de acordo. Este método de interface de um LDR com Arduino é simples, fácil de usar e normalmente preferido.
Sensor de luz
Sensor escuro
Detecção de claro e escuro usando um LDR
Para este projeto, vamos nos ater ao módulo sensor LDR para que possamos selecionar a detecção de claro ou escuro colocando jumpers. Estaremos usando este módulo para detectar claro ou escuro e monitorar a saída do módulo sensor LDR op-amp usando Arduino Serial Monitor.
Componentes necessários
1. Arduino UNO x1
2. LDR x1
3. Resistores 330Ω x2
4. Resistor 10K x1
5. Pote 10K x1
6. LM358x1
7. LEDx1
8. Tábua de ensaio x1
9. Conectando fios ou fios de jumper
Conexões de circuito
Comece conectando um LDR com um resistor de 10K em uma rede divisora de tensão. Junte o lado LDR da rede aos 5 Vcc e o lado do resistor da rede ao terra (porque a mudança na queda de tensão deve ocorrer no LDR).
Em seguida, conecte a saída da rede de resistores LDR aos pinos 3 e 6 do IC LM358. Pegue um potenciômetro e conecte seus terminais fixos aos 5V DC e ao terra. Conecte o terminal variável do potenciômetro aos pinos 2 e 5 do IC LM358. Os pinos 8 e 4 do IC LM358 devem se conectar ao VCC e ao aterramento.
Para funcionar o circuito como um sensor de luz, conecte o pino 1 do LM358 a um dos pinos de E/S digital do Arduino. O circuito terá saída ALTA quando a luz for detectada e BAIXA quando estiver escuro.
Para usar um sensor escuro, conecte o pino 7 do LM358 a um dos pinos de E/S digital do Arduino. Como um sensor escuro, o circuito terá saída ALTA quando estiver escuro e BAIXA quando houver luz.
A saída do circuito do amplificador operacional LDR pode ser usada para acionar um LED diretamente ou via Arduino.
Neste tutorial, o circuito foi feito em uma placa de circuito impresso, na qual a operação como sensor de luz ou escuridão pode ser selecionada usando um conector jumper ou um shunt de 2 pinos. Um LED já é fornecido na PCB para indicar a detecção de claro ou escuro.
Portanto, a saída do circuito do amplificador operacional LDR é conectada ao pino de entrada analógica A0 para monitorar a mudança na tensão de saída do amplificador operacional, dependendo se há claro ou escuro.
Esboço do Arduino
const int ldrPin = A0;
configuração vazia {
Serial.begin(9600);
pinMode(ldrPin, INPUT);
}
loop vazio {
int ldrStatus = analogRead(ldrPin);
Serial.println(ldrStatus);
atraso(1000);
}
Como funciona o circuito
A saída da rede de resistores LDR é conectada à entrada não inversora de um dos amplificadores operacionais e inverte a entrada de outro amplificador operacional LM358. A mesma tensão de referência é aplicada às entradas opostas de ambos os amplificadores operacionais. Esta tensão de referência é calibrada pelo usuário.
Se estiver escuro, o LDR oferece alta resistência no circuito. Devido à alta resistência, há uma alta queda de tensão nele. Como resultado, uma tensão inferior à tensão de referência é emitida pela rede divisora de tensão. Isso também significa que a saída no pino 1 do LM358 é BAIXA, enquanto o pino 7 é ALTO.
Quando há luz, a resistência do LDR cai para algumas centenas de ohms. Devido à queda na resistência, há uma baixa queda de tensão no LDR. Como resultado, uma tensão maior que a tensão de referência é emitida pela rede divisora de tensão. Portanto, a saída no pino 1 do LM358 é HIGH enquanto o pino 7 é LOW.
O resultado
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