Люксметр на основе фоторезистора
Анализ специальных приборов на основе фоторезистора для проверки освещённости. Описание методики создания прибора, написания для него программного обеспечения, которое сможет проверить освещенность. Анализ рационального освещения помещений и рабочих мест.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.10.2020 |
| Размер файла | 5,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЧЕБОКСАРСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
МОСКОВСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Кафедра Информационных технологий, электроэнергетики и систем управления
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: Микропроцессорные устройства систем управления
на тему: «Люксметр на основе фоторезистора»
Чебоксары 2020
СОДЕРЖАНИЕ
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
- 2. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
- 3. РЕАЛИЗАЦИЯ СТЕКА
- 4. ПРИМЕНЕНИЕ СТЕКА
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- ПРИЛОЖЕНИЕ А
- ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В современном обществе все чаще уделяется внимание здоровью людей. Для этого надо следить чтобы рабочее место достаточно освещалось. Для этого разрабатываются специальные приборы на основе фоторезистора для проверки освещённости. А если бы система обладала низкой стоимостью и легкостью управления, то она была бы доступна практических всем потенциальным пользователям и применялась бы не только в промышленных масштабах, но для домашнего использования.
фоторезистор освещенность программный обеспечение
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Цель работы - создания прибора и написание для него программного обеспечения, которое сможет проверить освещенность.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1) изучить методы и модели для измерения заданных параметров;
2) разработать на основе изученного материала алгоритм для реализации измерений;
3) реализация программного обеспечения;
4) анализ результатов работы и формулировка выводов о целесообразности использования данного программного обеспечения.
Объектом работы является создание прибора на основе фоторезистора.
Предметом работы является освещенность рабочего места.
Информационная база исследования.
2. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Методы и средства измерения освещенности.
Рациональное освещение помещений и рабочих мест - один из важнейших элементов благоприятных условии труда. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость.
Рис. 1. Шкала электромагнитных излучений
Освещённость - физическая величина, характеризующая освещение поверхности, создаваемое световым потоком, падающим на поверхность. Освещённость прямо пропорциональна силе источника света. При его удалении от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается. Освещение характеризуют такие величины как световой поток, сила света, освещенность, яркость. Для условий трудовой деятельности различают три основных вида освещения: естественное (только за счет солнечного света, инсоляции), искусственное (используются только искусственные источники света и освещения) и совмещенное (иногда называют смешанным), когда недостаточное естественное освещение дополняется искусственным светом. Источниками естественного освещения являются: солнце, луна и рассеянный свет небосвода. Уровни природной освещенности колеблются в весьма больших пределах - от 0,25 люкс в ясную лунную ночь и до 100000 в ясный солнечный день. В предвечерние часы внешняя освещенность снижается до 100 люкс и меньше, в сумерки - до 5-10 люкс. Минимальная освещенность, при которой человек способен различать предметы составляет 0,0007 люкс. В домах интенсивность освещения еще меньше, так как свет падает туда не прямо, а ослабляется другими домами или деревьями. Летом на южном окне, прямо за стеклами, интенсивность света достигает в лучшем случае от 3 до 5 тысяч люкс, а к середине комнаты быстро снижается. На расстоянии двух-трех метров от окна она составит 500 люкс. Важные для фотосинтеза волны лежат между 700 нанометров (красный) и 450 нанометров (синий). Это особенно важно знать при использовании искусственного освещения, разного рода формы и конструкции, лампы и светильники, свет дисплеев компьютеров, мобильных устройств. Ведь в этом случае не происходит равномерного распределения волн разной длины, как при солнечном свете. Более того, из-за конструкции лампы отдельные части спектра могут оказаться более интенсивными, другие менее. Исследования в области искусственного освещения показывают, что холодный свет снижает уровень сонливости, улучшает концентрацию внимания.
.
Рис. 2. Шкала электромагнитных излучений
Объясняется это подавлением короткими волнами (ультрафиолетовый, синий цвет) мелатонина. Это гормон, который регулирует суточные ритмы. А если этот свет будет ещё и ярким, то это поможет справиться с депрессией. Освещение холодным светом в течение дня должно быть умеренным. И это при достаточной освещённости, которая не будет заставлять напрягать зрение или, наоборот, щуриться. Вечером же, наоборот, предпочтителен приглушённый свет тёплых тонов. Он способствует расслаблению, полноценному отдыху, отходу ко сну. Нужно избегать резких и ярких вспышек света, особенно холодного тона.
Рис. 3. Лампы: накаливания и газоразрядная
Наиболее распространенным источником искусственного освещения является электрическая энергия в форме ламп накаливания или газоразрядных (люминесцентных) ламп. Большой их гигиенический недостаток - высокая яркость, до 50000 кандел и более. Нежелательно в одном и том же помещении одновременно использовать лампы накаливания и люминесцентные, это неблагоприятно сказывается на зрении. При чтении и письме, да и при других видах зрительной работы, необходимо использовать такие конструкции светильников, которые предохраняют глаза от прямого попадания световых лучей. Абажур или другое приспособление должны создавать защитный угол между линией взора к источнику излучения и краем абажура не должен быть меньшим, чем 30 градусов.
Гигиенические требования к освещению. Производственное освещение должно обеспечивать не только достаточную освещенность рабочих мест, но и обладать высоким качеством - равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, отсутствие слепящих бликов и резких теней. Если в кратком промежутке времени в поле зрения оказываются поверхности с резко отличающимся уровнем освещенности, в период переадаптации снижается чувствительность зрительного анализатора, он быстро утомляется, нарушается координация и точность движений, повышается утомляемость, снижается трудоспособность, возрастает опасность производственного травматизма.
Для предотвращения этих неприятных и опасных последствий существует важное гигиеническое требование: на расстоянии полу метра освещенность должна составлять не менее 50% освещенности в центре рабочего места, а на расстоянии 5 метров от него - не менее 30%. При этом общая освещенность рабочего помещения не должна быть меньшей 25-30% от освещенности в его центре.
Нормируется также перепад освещенности при переходе из одного помещения в другое - соотношение уровней освещенности не должно быть большим или меньшим, чем 1:3. Как в производственных, так и в бытовых условиях помимо освещенности и равномерности, важное значение принадлежит и такому показателю, как яркость поверхности. Она измеряется в канделах и зависит от уровня освещенности и отражающей способности освещаемой поверхности, рассматриваемой человеком. В зависимости от условий зрительной работы, оптимальной считается яркость в пределах от 50 до 1000 кандел. При яркости более 5000 возникает зрительный дискомфорт, яркость более 30000 вызывает ослепление, а более 150000 кандел - болевой эффект.
Жизнь, трудовая и бытовая деятельность современного человека невозможны без использования искусственного освещения. Без него не обойтись в вечернее и ночное время при выполнении высокоточных манипуляций с мелкими предметами. Простейший метод ориентировочной гигиенической оценки достаточности природного освещения помещений - определение светового коэффициента. Он представляет собой соотношение площади застекленной поверхности окон к площади пола помещения. Гигиенические нормативы светового коэффициента таковы: для жилых помещений - не менее 1:8, в учебных комнатах и лабораториях - 1:5. Но уровень освещенности в отдельных точках помещения зависит не только от светового коэффициента, но и от конфигурации этого помещения. Световой коэффициент может быть высоким и отвечающим нормативному требованию, а фактическая освещенность удаленного от светопроема места будет плохой. Это, прежде всего, может быть связано с неудачной конфигурацией помещения, когда противоположная светопроему стена сильно удалена от окна. Существует показатель, нормирующий эту величину, называемый коэффициентом углубления - соотношение расстояния от плоскости окна до противоположной стены к расстоянию от верхнего края окна к полу. По гигиеническим требованиям этот показатель не должен быть больше двух. Кроме того, фактическую освещенность, даже при "хорошем" световом коэффициенте, может существенно снизить наличие вне и внутри помещения затеняющих объектов.
Важным показателем освещенности является коэффициент естественной освещенности, но для его определения уже необходим специальный прибор - люксметр. С помощью этого прибора можно определить и сопоставить фактическую освещенность снаружи и внутри помещения, узнав, какую долю составляет внутреннее освещение от наружного. В жилых и вспомогательных помещениях коэффициент естественной освещенности должен быть не менее 0,5% от наружной, в больничных палатах и учебных помещениях - не менее 1%, для операционных - не менее 2,5%.
Прибор люксметр. Люксметр Человеческий глаз не в состоянии определить абсолютную интенсивность света, поскольку он наделен способностью приспосабливаться к освещению. К тому же, глаз человека лучше воспринимает как раз волны такой длины, которые не слишком пригодны для растений. Помочь измерить освещенность может специальный прибор - люксметр.
Рис. 4. Аналоговый люксметр
Люксметр - это переносной прибор, представляющий собой один из разновидностей фотометров, с помощью которого производят замеры освещенности. Простейший люксметр состоит из фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока. В основе его работы лежит принцип фотоэлектрического эффекта: попадая на полупроводниковые фотоэлементы, световые лучи передают электронам свою энергию. Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки.
Рис. 5. Цифровой люксметр
Сейчас на смену аналоговым приходят цифровые (рис. 5) приборы для измерения освещенности. В них результат измерений выводится на жидкокристаллический дисплей. Измерительная часть во многих из них находится в отдельном корпусе и связана с прибором гибким проводом. Это позволяет проводить измерение в труднодоступных местах. Благодаря набору светофильтров пределы его измерений можно регулировать. В этом случае показания прибора нужно умножать на определённые коэффициенты.
3. РЕАЛИЗАЦИЯ СТЕКА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЕАЛИЗАЦИИ ЛЮКСОМЕТРА
Микроконтроллеры - это программируемая микросхема, которая позволяет управлять различными электронными устройствами. Микроконтроллер содержит одно или несколько процессорных ядер, память, а также программируемые периферийные устройства ввода и вывода .
ARDUINO UNO
Общие сведения
Arduino Uno контроллер построен на ATmega328 (техническое описание, pdf). Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.
В отличие от всех предыдущих плат, использовавших FTDI USB микроконтроллер для связи по USB, новый Ардуино Uno использует микроконтроллер ATmega8U2 (техническое описание, pdf).
"Uno" переводится как один с итальянского, и разработчики тем самым намекают на грядущий выход Arduino 1.0. Новая плата стала флагманом линейки плат Ардуино.
Характеристики
|
Микроконтроллер |
ATmega328 |
|
|
Рабочее напряжение |
5 В |
|
|
Входное напряжение (рекомендуемое) |
7-12 В |
|
|
Входное напряжение (предельное) |
6-20 В |
|
|
Цифровые Входы/Выходы |
14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ) |
|
|
Аналоговые входы |
6 |
|
|
Постоянный ток через вход/выход |
40 мА |
|
|
Постоянный ток для вывода 3.3 В |
50 мА |
|
|
Флеш-память |
32 Кб (ATmega328) из которых 0.5 Кб используются для загрузчика |
|
|
ОЗУ |
2 Кб (ATmega328) |
|
|
EEPROM |
1 Кб (ATmega328) |
|
|
Тактовая частота |
16 МГц |
Питание
Arduino Uno может получать питание через подключение USB или от внешнего источника питания. Источник питания выбирается автоматически.
Внешнее питание (не USB) может подаваться через преобразователь напряжения AC/DC (блок питания) или аккумуляторной батареей. Преобразователь напряжения подключается посредством разъема 2.1 мм с центральным положительным полюсом. Провода от батареи подключаются к выводам Gnd и Vin разъема питания.
Платформа может работать при внешнем питании от 6 В до 20 В. При напряжении питания ниже 7 В, вывод 5V может выдавать менее 5 В, при этом платформа может работать нестабильно. При использовании напряжения выше 12 В регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон от 7 В до 12 В.
Выводы питания:
· VIN. Вход используется для подачи питания от внешнего источника (в отсутствие 5 В от разъема USB или другого регулируемого источника питания). Подача напряжения питания происходит через данный вывод.
· 5V. Регулируемый источник напряжения, используемый для питания микроконтроллера и компонентов на плате. Питание может подаваться от вывода VIN через регулятор напряжения, или от разъема USB, или другого регулируемого источника напряжения 5 В.
· 3V3. Напряжение на выводе 3.3 В генерируемое встроенным регулятором на плате. Максимальное потребление тока 50 мА.
· GND. Выводы заземления.
Память
Микроконтроллер ATmega328 располагает 32 кБ флэш памяти, из которых 0.5 кБ используется для хранения загрузчика, а также 2 кБ ОЗУ (SRAM) и 1 Кб EEPROM.(которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM).
Входы и Выходы
Каждый из 14 цифровых выводов Uno может настроен как вход или выход, используя функции pinMode(), digitalWrite(), и digitalRead(), . Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (по умолчанию отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:
· Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Данные выводы подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины ATmega8U2 USB-to-TTL.
· Внешнее прерывание: 2 и 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().
· ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite().
· SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, для чего используется библиотека SPI.
· LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.
На платформе Uno установлены 6 аналоговых входов (обозначенных как A0 .. A5), каждый разрешением 10 бит (т.е. может принимать 1024 различных значения). Стандартно выводы имеют диапазон измерения до 5 В относительно земли, тем не менее имеется возможность изменить верхний предел посредством вывода AREF и функции analogReference(). Некоторые выводы имеют дополнительные функции:
· I2C: 4 (SDA) и 5 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI), для создания которой используется библиотека Wire.
Дополнительная пара выводов платформы:
· AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().
· Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.
Обратите внимание на соединение между выводами Arduino и портами ATmega328.
Связь
На платформе Arduino Uno установлено несколько устройств для осуществления связи с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами. ATmega328 поддерживают последовательный интерфейс UART TTL (5 В), осуществляемый выводами 0 (RX) и 1 (TX). Установленная на плате микросхема ATmega8U2 направляет данный интерфейс через USB, программы на стороне компьютера "общаются" с платой через виртуальный COM порт. Прошивка ATmega8U2 использует стандартные драйвера USB COM, никаких стороних драйверов не требуется, но на Windows для подключения потребуется файл ArduinoUNO.inf. Мониторинг последовательной шины (Serial Monitor) программы Arduino позволяет посылать и получать текстовые данные при подключении к платформе. Светодиоды RX и TX на платформе будут мигать при передаче данных через микросхему FTDI или USB подключение (но не при использовании последовательной передачи через выводы 0 и 1).
Библиотекой SoftwareSerial возможно создать последовательную передачу данных через любой из цифровых выводов Uno.
ATmega328 поддерживает интерфейсы I2C (TWI) и SPI. В Arduino включена библиотека Wire для удобства использования шины I2C.
Программирование
Платформа программируется посредством ПО Arduino. Из меню Tools > Board выбирается «Arduino Uno» (согласно установленному микроконтроллеру). Подробная информация находится в справочнике и инструкциях.
Микроконтроллер ATmega328 поставляется с записанным загрузчиком, облегчающим запись новых программ без использования внешних программаторов. Связь осуществляется оригинальным протоколом STK500.
Имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы ICSP (внутрисхемное программирование).
Автоматическая (программная) перезагрузка
Uno разработана таким образом, чтобы перед записью нового кода перезагрузка осуществлялась самой программой Arduino на компьютере, а не нажатием кнопки на платформе. Одна из линий DTR микросхемы ATmega8U2, управляющих потоком данных (DTR), подключена к выводу перезагрузки микроконтроллеру ATmega328 через 100 нФ конденсатор. Активация данной линии, т.е. подача сигнала низкого уровня, перезагружает микроконтроллер. Программа Arduino, используя данную функцию, загружает код одним нажатием кнопки Upload в самой среде программирования. Подача сигнала низкого уровня по линии DTR скоординирована с началом записи кода, что сокращает таймаут загрузчика.
Функция имеет еще одно применение. Перезагрузка Uno происходит каждый раз при подключении к программе Arduino на компьютере с ОС Mac X или Linux (через USB). Следующие полсекунды после перезагрузки работает загрузчик. Во время программирования происходит задержка нескольких первых байтов кода во избежание получения платформой некорректных данных (всех, кроме кода новой программы). Если производится разовая отладка скетча, записанного в платформу, или ввод каких-либо других данных при первом запуске, необходимо убедиться, что программа на компьютере ожидает в течение секунды перед передачей данных.
На Uno имеется возможность отключить линию автоматической перезагрузки разрывом соответствующей линии. Контакты микросхем с обоих концов линии могут быть соединены с целью восстановления. Линия маркирована «RESET-EN». Отключить автоматическую перезагрузку также возможно подключив резистор 110 Ом между источником 5 В и данной линией.
Рис. 6. Плата Arduino Uno
Токовая защита разъема USB
В Arduino Uno встроен самовостанавливающийся предохранитель (автомат), защищающий порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверхтоков. Хотя практически все компьютеры имеют подобную защиту, тем не менее, данный предохранитель обеспечивает дополнительный барьер. Предохранитель срабатыват при прохождении тока более 500 мА через USB порт и размыкает цепь до тех пока нормальные значения токов не будут востановлены.
Физические характеристики
Длина и ширина печатной платы Uno составляют 6.9 и 5.3 см соответственно. Разъем USB и силовой разъем выходят за границы данных размеров. Четыре отверстия в плате позволяют закрепить ее на поверхности. Расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 равняется 0,4 см, хотя между другими выводами оно составляет 0,25 см.
ФОТОРЕЗИСТОР
Фоторезисторы дают возможность определять интенсивность освещения. Они маленькие, недорогие, требуют мало энергии, легки в использовании, практически не подвержены износу. Именно из-за этого они часто используются в игрушках, гаджетах и приспособлениях.
Характеристики:
1) размер: круглый, 5 мм в диаметре;
2) дешевый;
3) диапазон сопротивления: от 200 кОм (темно) до 10 кОм (светло);
4) диапазон чувствительности: чувствительные элементы фиксируют длины волн в диапазоне от 400 нм (фиолетовый) до 600 нм (оранжевый);
? питание: любой с напряжением до 100 В, используют силу тока в среднем около 1 мА (зависит от напряжения питания).
Рис. 7. Фоторезистор
Фоторезисторы будут реагировать на естественное освещение, при его недостатке по контрольному сигналу управления, включаться специальные светодиодные лампы, компенсирующие недостаток дневного освещения.
ЖК-ЭКРАН HD44780
(а также совместимый с ним KS0066) - контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев с параллельным 4- или 8-битным интерфейсом. Разработан фирмой Hitachi. Управляющий интерфейс и протокол являются де-факто стандартом для такого типа дисплеев. Эти контроллеры были фактически монополистами на рынке в 90-е годы. В настоящее время все активнее вытесняются контроллерами с SPI или I2C интерфейсами, а также контроллерами цветных дисплеев.
На базе этого контроллера выпускалось огромное количество моделей с различным конструктивом и разрешением, начиная с 8x1 (восемь символов в одной строке), и заканчивая 40x4 (содержащих два независимых управляющих чипа). Часто встречаются 16x2 и 20x4, а также некоторые другие.
Дисплеи нашли широкое применение в принтерах, копирах, факс-машинах, сетевом оборудовании (например, в роутерах) и других устройствах. Экраны предоставляют только возможность вывода монохромного текста.
Типовой 14-пиновый интерфейс дисплеев на HD44780:
1. Земля, общий провод, GND (Vss)
2. Напряжение питания, Vcc (+5V)
3. Настройка контрастности (Vo)
4. Выбор регистра (R/S для HD44780, A0 для KS0066)
5. Чтение/запись (R/W)
6. Строб по спаду (Enable)
7. Bit 0 (младший для 8-битного интерфейса)
8. Bit 1
9. Bit 2
10. Bit 3
11. Bit 4 (младший для 4-битного интерфейса)
12. Bit 5
13. Bit 6
14. Bit 7 (старший для 8-(4-) битного интерфейса)
15. Питание подсветки для дисплеев с подсветкой (анод)
16. Питание подсветки для дисплеев с подсветкой (катод)
Подача питания подсветки может различаться от модели к модели в зависимости от её типа. Обычно подсветка питается от 5 вольт, токоограничительный резистор (50-100 Ом) обычно обязателен.
Дисплей может работать в 4- или 8-битном режимах. В первом случае ножки с седьмой по десятую не используются, а данные передаются через 11-14 ножки, по четыре бита за такт (старший полубайт, затем младший полубайт).
Рис. 8. ЖК-экран HD44780
Сборка схемы
Схема состоит из платы Arduino Uno, ЖК - экрана hitachi hd44780 (16x2),1 фоторезистора, 1 красного светодиода, 1 потенциометра (250кОм), 2 резистора на 220 Ом, 1 резистора на 1 кОм
Рис. 9. Схема сборки простого люксметра в TinkerCad
Подключение фоторезистора к ардуино
В проектах arduino фоторезистор используется как датчик освещения. Получая от него информацию, плата может включать или выключать реле, запускать двигатели, отсылать сообщения. Естественно, при этом мы должны правильно подключить датчик.
Схема подключения датчика освещенности к ардуино довольна проста. Если мы используем фоторезистор, то в схеме подключения датчик реализован как делитель напряжения. Одно плечо меняется от уровня освещённости, второе - подаёт напряжение на аналоговый вход. В микросхеме контроллера это напряжение преобразуется в цифровые данные через АЦП. Т.к. сопротивление датчика при попадании на него света уменьшается, то и значение падающего на нем напряжения будет уменьшаться.
Рис. 9. Подключение фоторезистора в TinkerCad
В зависимости от того, в каком плече делителя мы поставили фоторезистор, на аналоговый вход будет подаваться или повышенное или уменьшенное напряжение. В том случае, если одна нога фоторезистора подключена к земле, то максимальное значение напряжения будет соответствовать темноте (сопротивление фоторезистора максимальное, почти все напряжение падает на нем), а минимальное - хорошему освещению (сопротивление близко к нулю, напряжение минимальное). Если мы подключим плечо фоторезистора к питанию, то поведение будет противоположным.
Сам монтаж платы не должен вызывать трудностей. Так как фоторезистор не имеет полярности, подключить можно любой стороной, к плате его можно припаять, подсоединить проводами с помощью монтажной платы или использовать обычные клипсы (крокодилы) для соединения. Источником питания в схеме является сам ардуино.
Фоторезистор подсоединяется одной ногой к земле, другая подключается к АЦП платы (в нашем примере - АО). К этой же ноге подключаем резистор 10 кОм. Естественно, подключать фоторезистор можно не только на аналоговый пин A0, но и на любой другой.
Несколько слов относительно дополнительного резистора на 10 К. У него в нашей схеме две функции: ограничивать ток в цепи и формировать нужное напряжение в схеме с делителем. Ограничение тока нужно в ситуации, когда полностью освещенный фоторезистор резко уменьшает свое сопротивление. А формирование напряжения - для предсказуемых значений на аналоговом порту. На самом деле для нормальной работы с нашими фоторезисторами хватит и сопротивления 1К.
Меняя значение резистора, мы можем “сдвигать” уровень чувствительности в “темную” и “светлую” сторону. Так, 10 К даст быстрое переключение наступления света. В случае 1К датчик света будет более точно определять высокий уровень освещенности.
Если вы используете готовый модуль датчика света, то подключение будет еще более простым. Соединяем выход модуля VCC с разъемом 5В на плате, GND - c землей. Оставшиеся выводы соединяем с разъемами ардуино.
Если на плате представлен цифровой выход, то отправляем его на цифровые пины. Если аналоговый - то на аналоговые. В первом случае мы получим сигнал срабатывания - превышения уровня освещенности (порог срабатывания может быть настроен с помощью резистора подстройки). С аналоговых же пинов мы сможем получать величину напряжения, пропорциональную реальному уровню освещенности
Принцип работы.
При подключении питания к Arduino, включается схема, если освящние падающее на фоторезистор не в пределах нормы, то загорается диод. В это время на ЖК- экране начинается отсчет времени в секундах и показывается уровень освящения. Если в пределах нормы диод не горит.
Рис. 10. Моделирование работы при включеном диоде
Рис. 11. Моделирование работы при включеном диоде
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альфред В. Ахо, Джон Э. Хопкрофт, Джеффри Д. Ульман. Структуры данных и алгоритмы. 2016 год
[Текст], 2016- 347с
2.Информация с веб сайта https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D0%B8
3.Справка Microsoft Visual Studio 2017
4. Информация с веб сайта https://works.doklad.ru/view/xr99e0OMU_4/3.html
5.Информация с веб сайта http://mf.grsu.by/Kafedry/kaf001/academic_process/048/19
6. Зибиров В.В. - Visual Basic 2010 на примерах. БХВ-Петербург.2010
7. Информация с веб сайта http://bourabai.kz/einf/vb7/index.htm
8. Информация с веб сайта http://www.cyberforum.ru/delphi-beginners/thread1838147.html
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Операции поверки, которые являются обязательными при проверке люксметров и яркомеров в отечественной практике. Приборный парк в области световых измерений. Общие сведения о приборах измерения освещённости. Люксметр цифровой Mastech MS 6610, его описание.
реферат [1,7 M], добавлен 07.01.2016Внешний вид ряда датчиков: света, давления, температуры, скорости, перемещения. Перечень разновидностей фоторезисторов и перечисление области их применения. Внешний вид и принципиальная схема работы лабораторного стенда "Исследование фоторезисторов".
презентация [3,2 M], добавлен 14.03.2011Анализ блок-схемы включения приемника излучения и вариантов предварительных усилителей, выбор типа фоторезистора по минимальному уровню флуктуационных шумов. Принципиальная схема и уровни шума предварительных усилителей на полевом транзисторе и ОУ.
курсовая работа [409,3 K], добавлен 16.01.2015Методы измерения дневных и ночных приборов, требования к углу поля зрения и предельному значению разрешения прибора. Фокусирование прибора на заданную деятельность и обеспечение диапазона дальности. Проверка приборов с окуляром типа "микроскоп" и "лупа".
реферат [35,0 K], добавлен 29.09.2009Параметры приборов ночного видения подлежащие контролю. Измерение увеличения прибора. Измерение угла поля зрения прибора. Измерение предела разрешения прибора. Измерениие рабочего разрешения прибора. Измерение диапазона диоптрийной наводки окуляра.
реферат [409,0 K], добавлен 15.11.2008Расчёт импульсного трансформатора. Название, область использования прибора, схемотехнические преимущества. Пример методики расчёта трансформатора. Электрическая принципиальная схема устройства. Описание программного обеспечения для расчёта трансформатора.
курсовая работа [830,3 K], добавлен 15.02.2015Сутність і властивості напівпровідників, їх види. Основні недоліки напівпровідникових приладів, їх типи. Характеристика двохелектродної лампи-діода, її принцип роботи. Опис тріода, транзистора. Сфера використання фоторезистора, тетрода, світлодіода.
презентация [2,5 M], добавлен 06.06.2013Математическая модель тетрады чувствительных элементов прибора БИУС-ВО. Принцип действия чувствительного элемента прибора БИУС-ВО – волоконно–оптического гироскопа. Разработка методики оценки шумовых составляющих канала измерения угловой скорости.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 24.09.2012Дослідження характеристик та роботи напівпровідникового діоду, біполярного транзистора, напівпровідникового тиристора, фоторезистора, операційного підсилювача, мультивібраторів, логічних інтегральних схем, малопотужних випрямлячів і згладжуючих фільтрів.
методичка [5,3 M], добавлен 02.12.2010Расчет создания измерительного аппаратно-программного комплекса. Описание применения термометра для регулировки температуры внутри корпуса компьютера. Схематичное решение поставленного задачи: микроконтроллеры, индикаторы. Аппаратная конфигурация.
курсовая работа [274,1 K], добавлен 27.06.2008
