tinker

Мы уже рассматривали возможность автоматического управления светом в санузле, когда свет включался при обнаружении движения теплого тела. Мы использовали специальный модуль - PIR-датчик.
Это датчик состоит из инфракрасных датчиков, обычных и подстроечных резисторов, конденсаторов и других радиодеталей, распаянных на специальной плате. PIR-датчик работает как реле, то есть, либо включает, либо отключает нагрузку (например, лампочку).

В спальне хотелось бы использовать более умное устройство, которое автоматически настраивает уровень освещения в зависимости от уровня текущего освещения в комнате или уровня внешнего освещения на улице. <note tip>“… бабочки полет будит тихую поляну в солнечном свету…”
Мацуо Басё</note> Рассмотрим два варианта автоматического изменения освещения в помещении:

• включение, отключение и управление яркостью светильника (люстра, торшер, бра)
• открытие и закрытие створок жалюзи на окнах

Чтобы эффективно чем-то управлять, надо сначала собрать побольше, поактуальнее и понадёжнее данные. В нашем случае данные - это количество света или уровень освещенности. В основном используют три устройства, реагирующих на свет:

Фотодиоды	Фототранзисторы	Фоторезисторы
под действием света сопротивление резистора меняется в несколько раз	принцип действия фотодиода основан на возникновении ЭДС под действием света	за счет воздействия светом на область базы возможно управление усилением электрического тока

Разновидности:

• лавинные
• с барьером Шоттки
• с гетероструктурой

Режимы работы Фотодиоды способны функционировать в следующих режимах:

• Режим фотогенератора. Без подключения источника электричества.
• Режим фотопреобразователя. С подключением внешнего источника питания.

В работе фотогенератора фотодиоды используются вместо источника питания, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Такие фотогенераторы называются солнечными элементами. Они являются основными частями солнечных батарей, применяемых в различных устройствах, в том числе и на космических кораблях.

Транзистор включает в себя базу, коллектор и эмиттер. При функционировании фототранзистора база не включена в работу, так как свет создает электрический сигнал, который дает возможность протекать току по полупроводниковому переходу.

Чувствительность фототранзистора гораздо выше, чем у фотодиода. Они нашли применение в различных устройствах, в которых применяется зависимость от светового потока. Такими устройствами являются лазерные радары, пульты дистанционного управления, датчики дыма и другие. Фототранзисторы могут реагировать как на обычное освещение, так и на ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Сравнительные характеристики:

• Фототранзисторы обладают меньшей способностью поддерживать линейную зависимость между освещенностью и выходным током
• Фотодиоды обеспечивают более быстрый отклик, чем фототранзисторы
• Фототранзисторы более чувствительны к температуре, чем фотодиоды

В TinkerCAD для определения освещенности используют фоторезистор. <note>Фоторези́стор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом</note>

Фоторезистор, как и любой обычный резистор, забирает на себя часть напряжения электрического тока, проходящего через него. Количество забираемого напряжения (величина падения напряжения) зависит от величины сопротивления резистора. А величина сопротивления фоторезистора не постоянна и зависит от количества света, падающего на светочувствительные элементы фоторезистора.

Измеряя падение напряжения на фоторезисторе (например, вольтметром или аналоговым пином arduino), можно управлять исполнительными механизмами, подключенными к arduino (светодиод, пьезодинамик, двигатель и т.д.).

Попробуем сперва подключить фоторезистор к батарейке и измерить вольтметром напряжение (прибор в режиме “V”), падающее на фоторезисторе. На схеме источник питания батарейка 9 вольт. Вольтметр подключается параллельно к нагрузке (фоторезистору).

При минимальном освещении сопротивление фоторезистора минимально и падение напряжения практически нулевое. При максимальном освещении и максимальном сопротивлении фоторезистора падение напряжения 0.03 вольта, то есть примерно 0.33%

Во второй части видео мы отключаем источник питания и переключаем наш измерительный прибор в режим “R” - измерение параметров резистора. На видео демонстрируется изменение сопротивление фоторезистора в зависимости от освещения.

Видно, что при минимальном освещении сопротивление фоторезистора 180 кОм, а при максимальном освещении 506 Ом, то есть разница в 356 раз!

Фоторезистор подключается к arduino по схеме "делителя напряжения". Характеристики, виды и применение “делителей напряжения” можно прочитать по ссылке на Википедии. Мы сразу перейдем к практической реализации.

Представим, что контроллер arduino - это просто источник питания (батарейка). Соединим контакты arduino 5V и GND проводом. То есть создадим замкнутый контур по которому потечёт электрический ток. <note warning>Не делайте этого с настоящим контроллером arduino или настоящим источником питания!
Соединение без нагрузки контактов 5V и GND (“+” и “-” на батарейке) выведет из строя устройство!</note>

<note tip>“Не жалуйся на тьму. Стань сам маленьким источником света”
Бернар Вербер “Тайна богов”</note>

На главную страницу