सेंसर बिल्कुल अलग हैं. वे कार्रवाई के सिद्धांत, अपने काम के तर्क और भौतिक घटनाओं और मात्राओं में भिन्न होते हैं जिन पर वे प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं। प्रकाश सेंसरों का उपयोग न केवल स्वचालित प्रकाश नियंत्रण उपकरणों में किया जाता है, इनका उपयोग बिजली आपूर्ति से लेकर अलार्म और सुरक्षा प्रणालियों तक बड़ी संख्या में उपकरणों में किया जाता है।

फोटोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के मुख्य प्रकार। सामान्य जानकारी

सामान्य अर्थ में फोटोडिटेक्टर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो अपने संवेदनशील भाग पर प्रकाश प्रवाह में होने वाले परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करता है। वे अपनी संरचना और संचालन सिद्धांत दोनों में भिन्न हो सकते हैं। आइए उन पर नजर डालें.

फोटोरेसिस्टर्स - प्रकाशित होने पर प्रतिरोध बदलते हैं

फोटोरेसिस्टर एक फोटोडिवाइस है जो इसकी सतह पर आपतित प्रकाश की मात्रा के आधार पर चालकता (प्रतिरोध) को बदलता है। संवेदनशील क्षेत्र जितना अधिक तीव्र होगा, प्रतिरोध उतना ही कम होगा। यहाँ इसका एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व है।

इसमें दो धातु इलेक्ट्रोड होते हैं, जिनके बीच एक अर्धचालक पदार्थ होता है। जब प्रकाश किसी अर्धचालक से टकराता है, तो उसमें आवेश वाहक निकलते हैं, जो धातु इलेक्ट्रोड के बीच धारा के प्रवाह को बढ़ावा देते हैं।

प्रकाश प्रवाह की ऊर्जा बैंड गैप पर काबू पाने वाले इलेक्ट्रॉनों और चालन बैंड में उनके संक्रमण पर खर्च की जाती है। फोटोरेसिस्टर्स के लिए अर्धचालक के रूप में, कैडमियम सल्फाइड, लेड सल्फाइड, कैडमियम सेलेनाइट और अन्य जैसी सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। फोटोरेसिस्टर की वर्णक्रमीय विशेषताएँ सामग्री के प्रकार पर निर्भर करती हैं।

दिलचस्प:

वर्णक्रमीय विशेषता में यह जानकारी होती है कि फोटोरेसिस्टर प्रकाश प्रवाह की किस तरंग दैर्ध्य (रंग) के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील है। कुछ नमूनों के लिए, सबसे बड़ी संवेदनशीलता और परिचालन दक्षता प्राप्त करने के लिए उचित तरंग दैर्ध्य के प्रकाश उत्सर्जक का सावधानीपूर्वक चयन करना आवश्यक है।

फोटोरेसिस्टर का उद्देश्य रोशनी को सटीक रूप से मापना नहीं है, बल्कि प्रकाश की उपस्थिति निर्धारित करना है; इसकी रीडिंग के अनुसार, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि वातावरण हल्का या गहरा हो गया है या नहीं। एक फोटोरेसिस्टर की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता इस प्रकार है।

यह चमकदार प्रवाह के विभिन्न मूल्यों पर वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता को दर्शाता है: एफ अंधेरा है, और एफ 3 उज्ज्वल प्रकाश है। यह रैखिक है. एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता संवेदनशीलता है, इसे mA (μA)/(Lm*V) में मापा जाता है। जो दर्शाता है कि एक निश्चित चमकदार प्रवाह और लागू वोल्टेज को देखते हुए, अवरोधक के माध्यम से कितनी धारा प्रवाहित होती है।

डार्क प्रतिरोध प्रकाश की पूर्ण अनुपस्थिति में एक सक्रिय प्रतिरोध है, जिसे आरटी कहा जाता है, और विशेषता आरटी/आरएसवी प्रकाश की पूर्ण अनुपस्थिति में फोटोरेसिस्टर की स्थिति से अधिकतम रोशनी वाली स्थिति और न्यूनतम संभव तक प्रतिरोध में परिवर्तन का कारक है। प्रतिरोध, क्रमशः।

फोटोरेसिस्टर्स में एक महत्वपूर्ण खामी है - उनकी कटऑफ आवृत्ति। यह मान साइनसॉइडल सिग्नल की अधिकतम आवृत्ति का वर्णन करता है जिसके साथ आप प्रकाश प्रवाह को मॉडल करते हैं, जिस पर संवेदनशीलता 1.41 गुना कम हो जाती है। संदर्भ पुस्तकों में यह या तो आवृत्ति मान या समय स्थिरांक के माध्यम से परिलक्षित होता है। यह उपकरणों की गति को दर्शाता है, जिसमें आमतौर पर दसियों माइक्रोसेकंड - 10^(-5) सेकेंड लगते हैं। यह इसे वहां उपयोग करने की अनुमति नहीं देता जहां उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

फोटोडायोड - प्रकाश को विद्युत आवेश में परिवर्तित करता है

फोटोडायोड एक ऐसा तत्व है जो संवेदनशील क्षेत्र पर पड़ने वाले प्रकाश को विद्युत आवेश में परिवर्तित करता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विकिरण के दौरान, आवेश वाहकों की गति से जुड़ी विभिन्न प्रक्रियाएं पी-एन जंक्शन में होती हैं।

यदि अर्धचालक में आवेश वाहकों की गति के कारण फोटोरेसिस्टर की चालकता बदल जाती है, तो पी-एन जंक्शन की सीमा पर एक आवेश बनता है। यह फोटो कनवर्टर और फोटो जेनरेटर मोड में काम कर सकता है।

इसकी संरचना एक नियमित डायोड के समान है, लेकिन इसके शरीर में प्रकाश के गुजरने के लिए एक खिड़की होती है। बाह्य रूप से, वे विभिन्न डिज़ाइनों में आते हैं।

काले शरीर वाले फोटोडायोड केवल अवरक्त विकिरण का अनुभव करते हैं। काली कोटिंग कुछ-कुछ टिनिंग के समान होती है। अन्य स्पेक्ट्रा के विकिरण को ट्रिगर करने की संभावना को बाहर करने के लिए आईआर स्पेक्ट्रम को फ़िल्टर करता है।

फोटोडायोड, फोटोरेसिस्टर्स की तरह, एक कटऑफ आवृत्ति होती है, केवल यहां यह उच्च परिमाण का आदेश होता है और 10 मेगाहर्ट्ज तक पहुंचता है, जो अच्छे प्रदर्शन की अनुमति देता है। पी-आई-एन फोटोडायोड की उच्च गति होती है - 100 मेगाहर्ट्ज-1 गीगाहर्ट्ज, शोट्की बैरियर पर आधारित डायोड की तरह। हिमस्खलन डायोड की कटऑफ आवृत्ति लगभग 1-10 गीगाहर्ट्ज़ होती है।

फोटो कनवर्टर मोड में, ऐसा डायोड प्रकाश-नियंत्रित स्विच के रूप में काम करता है; इसके लिए, यह फॉरवर्ड बायस में सर्किट से जुड़ा होता है। अर्थात्, कैथोड अधिक सकारात्मक क्षमता (प्लस की ओर) वाले बिंदु पर है, और एनोड अधिक नकारात्मक क्षमता (माइनस की ओर) है।

जब डायोड को प्रकाश से प्रकाशित नहीं किया जाता है, तो सर्किट में केवल रिवर्स डार्क करंट इरेव प्रवाहित होता है (यूनिट और दसियों μA), और जब डायोड को रोशन किया जाता है, तो इसमें एक फोटोकरंट जोड़ा जाता है, जो केवल रोशनी की डिग्री (दस) पर निर्भर करता है एमए का)। जितनी अधिक रोशनी, उतना अधिक करंट।

फोटोकरंट इफ इसके बराबर है:

जहां सिंट अभिन्न संवेदनशीलता है, Ф चमकदार प्रवाह है।

फोटो कनवर्टर मोड में फोटोडायोड पर स्विच करने के लिए विशिष्ट सर्किट। इस बात पर ध्यान दें कि यह कैसे जुड़ा है - शक्ति स्रोत से विपरीत दिशा में।

दूसरा तरीका जनरेटर है। जब प्रकाश एक फोटोडायोड से टकराता है, तो उसके टर्मिनलों पर एक वोल्टेज उत्पन्न होता है, और इस मोड में शॉर्ट सर्किट धाराएं दसियों एम्पीयर होती हैं। यह जैसा दिखता है, लेकिन इसकी शक्ति कम है।

फोटोट्रांजिस्टर - आपतित प्रकाश की मात्रा के आधार पर खुले

एक फोटोट्रांजिस्टर अनिवार्य रूप से वह है जिसमें बेस आउटपुट के बजाय प्रकाश के प्रवेश के लिए शरीर में एक खिड़की होती है। संचालन सिद्धांत और इस प्रभाव के कारण पिछले उपकरणों के समान हैं। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को आधार के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा की मात्रा से नियंत्रित किया जाता है, और फोटोट्रांसिस्टर को भी इसी तरह प्रकाश की मात्रा से नियंत्रित किया जाता है।

कभी-कभी यूजीओ आधार का आउटपुट भी प्रदर्शित करता है। सामान्य तौर पर, वोल्टेज को फोटोट्रांजिस्टर पर नियमित रूप से उसी तरह लागू किया जाता है, और दूसरा कनेक्शन विकल्प फ्लोटिंग बेस के साथ होता है, जब बेस पिन अप्रयुक्त रहता है।

फोटोट्रांजिस्टर को इसी प्रकार सर्किट में शामिल किया जाता है।

या ट्रांजिस्टर और रेसिस्टर को स्वैप करें, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आपको वास्तव में क्या चाहिए। प्रकाश की अनुपस्थिति में, ट्रांजिस्टर के माध्यम से एक डार्क करंट प्रवाहित होता है, जो बेस करंट से बनता है, जिसे आप स्वयं सेट कर सकते हैं।

आवश्यक बेस करंट सेट करने के बाद, आप फोटोट्रांजिस्टर के बेस रेसिस्टर का चयन करके उसकी संवेदनशीलता निर्धारित कर सकते हैं। इस तरह, सबसे धीमी रोशनी को भी कैद किया जा सकता है।

सोवियत काल में, रेडियो शौकीनों ने अपने हाथों से फोटोट्रांजिस्टर बनाए - उन्होंने एक साधारण ट्रांजिस्टर के शरीर के हिस्से को काटकर प्रकाश के लिए एक खिड़की बनाई। MP14-MP42 जैसे ट्रांजिस्टर इसके लिए उत्कृष्ट हैं।

वर्तमान-वोल्टेज विशेषता से, रोशनी पर फोटोक्रेक्ट की निर्भरता दिखाई देती है, जबकि यह कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज से व्यावहारिक रूप से स्वतंत्र है।

द्विध्रुवी फोटोट्रांजिस्टर के अलावा, क्षेत्र-प्रभाव वाले भी होते हैं। द्विध्रुवी वाले 10-100 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों पर काम करते हैं, जबकि फ़ील्ड वाले अधिक संवेदनशील होते हैं। उनकी संवेदनशीलता प्रति लुमेन कई एम्प्स तक पहुंचती है, और "तेज" वाले - 100 मेगाहर्ट्ज तक। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में एक दिलचस्प विशेषता है: अधिकतम चमकदार प्रवाह मूल्यों पर, गेट वोल्टेज का नाली धारा पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

फोटोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अनुप्रयोग क्षेत्र

सबसे पहले, आपको उनके उपयोग के लिए अधिक परिचित विकल्पों पर विचार करना चाहिए, उदाहरण के लिए, स्वचालित रूप से प्रकाश चालू करना।

ऊपर दिखाया गया सर्किट एक निश्चित प्रकाश स्तर पर लोड को चालू और बंद करने के लिए सबसे सरल उपकरण है। फोटोडायोड FD320 जब प्रकाश इस पर पड़ता है, तो यह खुलता है और R1 पर एक निश्चित वोल्टेज गिरता है, जब इसका मान ट्रांजिस्टर VT1 को खोलने के लिए पर्याप्त होता है - यह खुलता है और एक अन्य ट्रांजिस्टर - VT2 को खोलता है। ये दो ट्रांजिस्टर दो चरण वाले वर्तमान एम्पलीफायर हैं, जो रिले कॉइल K1 को शक्ति देने के लिए आवश्यक हैं।

डायोड VD2 की आवश्यकता ईएमएफ स्व-प्रेरण को कम करने के लिए होती है जो कॉइल स्विच करने पर बनता है। लोड से तारों में से एक रिले के आपूर्ति संपर्क से जुड़ा है, आरेख में शीर्ष वाला (प्रत्यावर्ती धारा के लिए - चरण या शून्य)।

हमारे पास आम तौर पर बंद और खुले संपर्क होते हैं; उनकी आवश्यकता या तो चालू किए जाने वाले सर्किट का चयन करने के लिए होती है, या आवश्यक रोशनी प्राप्त होने पर नेटवर्क से लोड को चालू करने या बंद करने का चयन करने के लिए होती है। डिवाइस को आवश्यक मात्रा में प्रकाश के साथ संचालित करने के लिए समायोजित करने के लिए पोटेंशियोमीटर R1 की आवश्यकता होती है। प्रतिरोध जितना अधिक होगा, सर्किट को चालू करने के लिए उतनी ही कम रोशनी की आवश्यकता होगी।

इस सर्किट के भिन्नरूपों का उपयोग अधिकांश समान उपकरणों में किया जाता है, यदि आवश्यक हो तो कार्यों का एक निश्चित सेट जोड़ा जाता है।

प्रकाश भार पर स्विच करने के अलावा, ऐसे फोटोडेटेक्टरों का उपयोग विभिन्न नियंत्रण प्रणालियों में किया जाता है, उदाहरण के लिए, मेट्रो टर्नस्टाइल पर, फोटोरेसिस्टर्स का उपयोग अक्सर टर्नस्टाइल के अनधिकृत (हरे) क्रॉसिंग का पता लगाने के लिए किया जाता है।

एक प्रिंटिंग हाउस में, जब कागज की एक पट्टी टूट जाती है, तो प्रकाश फोटोडिटेक्टर से टकराता है और इस तरह ऑपरेटर को इस बारे में संकेत देता है। उत्सर्जक कागज के एक तरफ है, और फोटोडिटेक्टर पिछली तरफ है। जब कागज फट जाता है तो उत्सर्जक से प्रकाश फोटोडिटेक्टर तक पहुंचता है।

कुछ प्रकार के अलार्म सिस्टम में, एक एमिटर और एक फोटोडिटेक्टर का उपयोग कमरे में प्रवेश करने के लिए सेंसर के रूप में किया जाता है, जबकि आईआर उपकरणों का उपयोग विकिरण को दिखाई देने से रोकने के लिए किया जाता है।

आईआर स्पेक्ट्रम के संबंध में, टीवी रिसीवर का कोई उल्लेख नहीं है, जो आपके चैनल बदलने पर रिमोट कंट्रोल में आईआर एलईडी से सिग्नल प्राप्त करता है। जानकारी को एक विशेष तरीके से एन्कोड किया गया है और टीवी समझता है कि आपको क्या चाहिए।

पहले मोबाइल फोन के इन्फ्रारेड पोर्ट के माध्यम से सूचना इस तरह प्रसारित की जाती थी। ट्रांसमिशन गति सीरियल ट्रांसमिशन विधि और डिवाइस के ऑपरेटिंग सिद्धांत दोनों द्वारा सीमित है।

कंप्यूटर चूहे फोटोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से संबंधित प्रौद्योगिकी का भी उपयोग करते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए अनुप्रयोग

ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण ऐसे उपकरण होते हैं जो एक उत्सर्जक और एक फोटोडिटेक्टर को एक आवास में जोड़ते हैं, जैसे कि ऊपर वर्णित हैं। विद्युत परिपथ के दो परिपथों को जोड़ने के लिए इनकी आवश्यकता होती है।

यह गैल्वेनिक अलगाव, तेज़ सिग्नल ट्रांसमिशन के साथ-साथ डीसी और एसी सर्किट को जोड़ने के लिए आवश्यक है, जैसे कि एक माइक्रोकंट्रोलर से सिग्नल के साथ 220 वी 5 वी सर्किट में ट्राइक को नियंत्रित करने के मामले में।

उनके पास एक पारंपरिक ग्राफिक पदनाम है जिसमें ऑप्टोकॉप्लर के अंदर उपयोग किए जाने वाले तत्वों के प्रकार के बारे में जानकारी होती है।

आइए ऐसे उपकरणों के उपयोग के कुछ उदाहरण देखें।

यदि आप थाइरिस्टर या ट्राइक कनवर्टर डिज़ाइन कर रहे हैं तो आपको एक समस्या का सामना करना पड़ेगा। सबसे पहले, यदि नियंत्रण आउटपुट पर संक्रमण टूट जाता है, तो एक उच्च क्षमता प्रभावित होगी और बाद वाला विफल हो जाएगा। इस प्रयोजन के लिए, ऑप्टोसिमिस्टर नामक तत्व के साथ विशेष ड्राइवर विकसित किए गए हैं, उदाहरण के लिए MOC3041।

स्थिर बिजली आपूर्ति को स्विच करने के लिए फीडबैक की आवश्यकता होती है। यदि हम इस सर्किट में गैल्वेनिक अलगाव को बाहर कर देते हैं, तो यदि ओएस सर्किट में कुछ घटक विफल हो जाते हैं, तो आउटपुट सर्किट पर एक उच्च क्षमता उत्पन्न होगी और जुड़े उपकरण विफल हो जाएंगे, मैं इस तथ्य के बारे में बात नहीं कर रहा हूं कि आपको बिजली का झटका लग सकता है .

एक विशिष्ट उदाहरण में, आप सीरियल पदनाम यू1 के साथ एक ऑप्टोकॉप्लर का उपयोग करके आउटपुट सर्किट से ट्रांजिस्टर के फीडबैक (नियंत्रण) वाइंडिंग तक ऐसे ओएस के कार्यान्वयन को देखते हैं।

निष्कर्ष

फोटो- और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक्स में बहुत महत्वपूर्ण अनुभाग हैं, जिन्होंने उपकरण की गुणवत्ता, इसकी लागत और विश्वसनीयता में काफी सुधार किया है। ऑप्टोकॉप्लर का उपयोग करके, ऐसे सर्किट में एक अलग ट्रांसफार्मर के उपयोग को समाप्त करना संभव है, जो वजन और आकार मापदंडों को कम करता है। इसके अलावा, कुछ उपकरणों को ऐसे तत्वों के बिना लागू नहीं किया जा सकता है।

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● प्रोजेक्ट 13: फोटोरेसिस्टर। हम एलईडी जलाकर या बुझाकर रोशनी की प्रक्रिया करते हैं

इस प्रयोग में हम रोशनी मापने के लिए एक एनालॉग सेंसर से परिचित होंगे - एक फोटोरेसिस्टर (चित्र 13.1)।

आवश्यक घटक:

फोटोरेसिस्टर का एक सामान्य उपयोग रोशनी को मापना है। अंधेरे में इसका प्रतिरोध काफी अधिक होता है। जब प्रकाश किसी फोटोरेसिस्टर से टकराता है, तो रोशनी के अनुपात में प्रतिरोध कम हो जाता है। फोटोरेसिस्टर का Arduino से कनेक्शन आरेख चित्र में दिखाया गया है। 13.2. रोशनी को मापने के लिए, एक वोल्टेज डिवाइडर को इकट्ठा करना आवश्यक है, जिसमें ऊपरी बांह को एक फोटोरेसिस्टर द्वारा दर्शाया जाएगा, निचली बांह को पर्याप्त रूप से बड़े मूल्य के पारंपरिक अवरोधक द्वारा दर्शाया जाएगा। हम 10 kOhm अवरोधक का उपयोग करेंगे। हम डिवाइडर की मध्य भुजा को Arduino के एनालॉग इनपुट A0 से जोड़ते हैं।

चावल। 13.2. Arduino के लिए फोटोरेसिस्टर का कनेक्शन आरेख

आइए एनालॉग डेटा को पढ़ने और उसे सीरियल पोर्ट पर भेजने के लिए एक स्केच लिखें। स्केच की सामग्री सूची 13.1 में दिखाई गई है।

इंट लाइट; // फोटोरेसिस्टर डेटा संग्रहीत करने के लिए चर व्यर्थ व्यवस्था()( सीरियल.शुरू(9600 ); ) शून्य लूप()(प्रकाश = एनालॉगरीड(0); सीरियल.प्रिंटएलएन(प्रकाश); विलंब(100); )
कनेक्शन क्रम:

1. चित्र में दिए गए चित्र के अनुसार फोटोरेसिस्टर को कनेक्ट करें। 13.2.
2. लिस्टिंग 13.1 से स्केच को Arduino बोर्ड पर लोड करें।
3. हम फोटोरेसिस्टर की रोशनी को हाथ से समायोजित करते हैं और सीरियल पोर्ट पर बदलते मूल्यों के आउटपुट का निरीक्षण करते हैं, जब कमरा पूरी तरह से रोशन हो और जब प्रकाश प्रवाह पूरी तरह से अवरुद्ध हो तो रीडिंग याद रखें।

आइए अब 8 एलईडी की एक एलईडी पंक्ति का उपयोग करके एक प्रकाश संकेतक बनाएं। जलाए गए एलईडी की संख्या वर्तमान रोशनी के समानुपाती होती है। हम चित्र में दिखाए गए आरेख के अनुसार एलईडी को इकट्ठा करते हैं। 13.3, 220 ओम के नाममात्र मूल्य के साथ सीमित प्रतिरोधों का उपयोग करना।

चावल। 13.3. फोटोरेसिस्टर और LED के लिए Arduino से कनेक्शन आरेख

एल ई डी की एक पंक्ति पर वर्तमान रोशनी को प्रदर्शित करने के लिए स्केच की सामग्री को सूची 13.2 में दिखाया गया है।

//एलईडी कनेक्ट करने के लिए संपर्क करें const int LEDs=(3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ); स्थिरांक int प्रकाश=A0; // फोटोरेसिस्टर इनपुट के लिए पिन A0स्थिरांक int MIN_LIGHT=200 ; // कम रोशनी सीमास्थिरांक int MAX_LIGHT=900 ; // ऊपरी रोशनी सीमा // फोटोरेसिस्टर डेटा संग्रहीत करने के लिए चरपूर्णांक वैल = 0 ; व्यर्थ व्यवस्था(){ // एलईडी पिन को आउटपुट के रूप में कॉन्फ़िगर करें(int i=0 ;i के लिए)<8 ;i++) pinMode(leds[i],OUTPUT); } शून्य लूप()(वैल = एनालॉग रीड (लाइट); // फोटोरेसिस्टर रीडिंग पढ़ें // मानचित्र() फ़ंक्शन का उपयोग करनावैल = मानचित्र(वैल, MIN_LIGHT, MAX_LIGHT, 8, 0); // सीमा ताकि यह सीमा से अधिक न होवैल = बाधा(वैल, 0, 8); // रोशनी के अनुपात में एलईडी की संख्या जलाएं, // बाकी को बाहर रख दें(int i=1 ;i के लिए<9 ;i++) { if (i>=वैल) //एलईडी जलाएंडिजिटलराइट (एलईडी, हाई); अन्य //एलईडी बंद करेंडिजिटलराइट (एलईडी, कम); ) देरी(1000); // अगले माप से पहले रुकें }
कनेक्शन क्रम:

1. चित्र में दिखाए गए आरेख के अनुसार फोटोरेसिस्टर और एलईडी को कनेक्ट करें। 13.3.
2. लिस्टिंग 13.2 से स्केच को Arduino बोर्ड पर लोड करें।
3. हम फोटोरेसिस्टर की रोशनी को हाथ से समायोजित करते हैं और जली हुई एलईडी की संख्या के आधार पर वर्तमान रोशनी का स्तर निर्धारित करते हैं (चित्र 13.3)।

पिछले स्केच (सूची 13.1) का उपयोग करके प्रयोग करते समय हम याद किए गए मूल्यों से निचली और ऊपरी रोशनी सीमा लेते हैं। हम मध्यवर्ती रोशनी मूल्य को 8 मानों (8 एलईडी) से मापते हैं और निचली और ऊपरी सीमाओं के बीच मूल्य के आनुपातिक एलईडी की संख्या को प्रकाश देते हैं।

कार्यक्रम सूची

फोटोरेसिस्टर्स आपको प्रकाश की तीव्रता को महसूस करने की क्षमता देते हैं।

वे छोटे हैं, सस्ते हैं, कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, उपयोग में आसान हैं, और व्यावहारिक रूप से खराब नहीं होते हैं।

यही कारण है कि इनका उपयोग अक्सर खिलौनों, गैजेट्स और गैजेट्स में किया जाता है। बेशक, Arduino पर आधारित DIY प्रोजेक्ट इन अद्भुत सेंसरों को नज़रअंदाज़ नहीं कर सकते थे।

फोटोरेसिस्टर अनिवार्य रूप से ऐसे प्रतिरोधक होते हैं जो अपने संवेदी तत्वों पर कितनी रोशनी पड़ती है उसके आधार पर अपना प्रतिरोध (ओम में मापा जाता है) बदलते हैं। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, वे बहुत सस्ते हैं, विभिन्न आकारों और विशिष्टताओं में आते हैं, लेकिन अधिकांश बहुत सटीक नहीं हैं। प्रत्येक फोटोरेसिस्टर दूसरे से थोड़ा अलग व्यवहार करता है, भले ही वे निर्माता के एक ही बैच से हों। रीडिंग में अंतर 50% या उससे भी अधिक तक पहुंच सकता है! इसलिए आपको सटीक माप पर भरोसा नहीं करना चाहिए। इनका उपयोग मुख्य रूप से "पूर्ण" स्थितियों के बजाय विशिष्ट, "स्थानीय" में रोशनी के सामान्य स्तर को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

"चारों ओर अंधेरा है या उजाला है", "क्या सेंसर के सामने कुछ है (जो प्रकाश के प्रवाह को सीमित करता है)", "किस क्षेत्र में रोशनी का स्तर अधिकतम है" जैसी समस्याओं को हल करने के लिए फोटोरेसिस्टर एक उत्कृष्ट विकल्प हैं।

फोटोरेसिस्टर्स की औसत तकनीकी विशेषताएं

नीचे दिए गए विनिर्देश एडफ्रूट स्टोर के फोटोरेसिस्टर्स के लिए हैं। इन फोटोरेसिस्टर्स की विशेषताएं PDV-P8001 के समान हैं। लगभग सभी फोटोरेसिस्टर्स में अलग-अलग तकनीकी विशेषताएं होती हैं, हालांकि वे बहुत समान रूप से काम करते हैं। यदि विक्रेता आपको आपके फोटोरेसिस्टर की डेटाशीट का लिंक देता है, तो उन्हें जांचें, न कि जो नीचे बताया गया है।

• आकार: गोल, 5 मिमी (0.2") व्यास (अन्य फोटोरेसिस्टर 12 मिमी / 0.4" व्यास तक पहुंच सकते हैं!)।
• मूल्य: एडफ्रूट पर लगभग $1.00।
• प्रतिरोध सीमा: 200 kOhm (गहरा) से 10 kOhm (प्रकाश) तक।
• संवेदनशीलता सीमा: संवेदन तत्व 400 एनएम (बैंगनी) से 600 एनएम (नारंगी) तक की तरंग दैर्ध्य का पता लगाते हैं।
• शक्ति: 100 वी तक वोल्टेज वाला कोई भी, औसतन लगभग 1 एमए की धारा का उपयोग करें (आपूर्ति वोल्टेज के आधार पर)।

एकाधिक सेंसर का उपयोग करते समय समस्याएँ

यदि, अतिरिक्त सेंसर जोड़ते समय, यह पता चलता है कि तापमान असंगत है, तो इसका मतलब है कि विभिन्न एनालॉग पिन से जानकारी पढ़ते समय सेंसर एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं। इसे देरी से दो रीडिंग जोड़कर और पहले को प्रदर्शित करके ठीक किया जा सकता है।

प्रकाश स्तर माप

जैसा कि हमने पहले ही कहा है, फोटोरेसिस्टर का प्रतिरोध प्रकाश स्तर के आधार पर बदलता रहता है। जब अंधेरा होता है, तो अवरोधक का प्रतिरोध 10 मेगाहोम तक बढ़ जाता है। जैसे-जैसे प्रकाश का स्तर बढ़ता है, प्रतिरोध कम होता जाता है। नीचे दिया गया ग्राफ़ विभिन्न प्रकाश स्थितियों के तहत अनुमानित सेंसर प्रतिरोध दिखाता है। यह न भूलें कि प्रत्येक व्यक्तिगत फोटोरेसिस्टर की विशेषताएं थोड़ी अलग होंगी, ये विशेषताएं केवल सामान्य प्रवृत्ति को दर्शाती हैं।

कृपया ध्यान दें कि विशेषता रैखिक नहीं है, बल्कि एक लघुगणकीय चरित्र है।

फोटोरेज़िस्टर्स प्रकाश तरंगों की संपूर्ण श्रृंखला को नहीं समझते हैं। अधिकांश संस्करणों में वे 700 एनएम (लाल) और 500 एनएम (हरा) के बीच की प्रकाश तरंगों के प्रति संवेदनशील होते हैं।

अर्थात्, प्रकाश तरंग दैर्ध्य रेंज का एक संकेत जो नीले रंग से मेल खाता है, उतना प्रभावी नहीं होगा जितना कि हरे/पीले रेंज का संकेत!

माप की इकाई "लक्स" क्या है?

अधिकांश डेटाशीट एक निश्चित प्रकाश स्तर पर प्रतिरोध को इंगित करने के लिए लक्स (एलएक्स) का उपयोग करते हैं। लेकिन यह क्या है - एलके? यह वह विधि नहीं है जिसका उपयोग हम चमक का वर्णन करने के लिए करते हैं, इसलिए यह सीधे सेंसर से जुड़ा होता है। नीचे एक पत्राचार तालिका है जो विकिपीडिया से ली गई है।

फोटोरेसिस्टर की जाँच करना

आपके फोटोरेसिस्टर का परीक्षण करने का सबसे सरल तरीका प्रतिरोध माप मोड में एक मल्टीमीटर को सेंसर के दो संपर्कों से कनेक्ट करना और जब आप सेंसर को अपनी हथेली से ढकते हैं, कमरे में लाइट बंद करते हैं, तो आउटपुट प्रतिरोध में परिवर्तन को ट्रैक करना है। चूंकि प्रतिरोध बड़ी रेंज में भिन्न होता है, स्वचालित मोड अच्छी तरह से काम करता है। यदि आपके पास स्वचालित मोड नहीं है या यह सही ढंग से काम नहीं करता है, तो 1 MΩ और 1 kΩ रेंज का प्रयास करें।

फोटोरेसिस्टर कनेक्शन

चूँकि फोटोरेसिस्टर्स अनिवार्य रूप से प्रतिरोध हैं, उनमें कोई ध्रुवता नहीं है। इसका मतलब है कि आप उनके पैरों को "किसी भी तरह से आप चाहें" जोड़ सकते हैं और वे काम करेंगे!

फोटोरेसिस्टर्स वास्तव में सरल हैं। आप उन्हें सोल्डर कर सकते हैं, ब्रेडबोर्ड पर स्थापित कर सकते हैं, या कनेक्शन के लिए क्लिप का उपयोग कर सकते हैं। केवल एक चीज जो आपको करनी चाहिए वह है "पैरों" को बार-बार मोड़ना, क्योंकि वे आसानी से टूट सकते हैं।

फोटोरेसिस्टर्स का उपयोग करना

एनालॉग वोल्टेज रीडिंग विधि

सबसे सरल उपयोग का मामला एक पैर को बिजली स्रोत से जोड़ना है, दूसरे को पुल-डाउन अवरोधक के माध्यम से जमीन से जोड़ना है। इसके बाद, फिक्स्ड रेसिस्टर और वेरिएबल रेसिस्टर - फोटोरेसिस्टर - के बीच का बिंदु माइक्रोकंट्रोलर के एनालॉग इनपुट से जुड़ा होता है। नीचे दिया गया चित्र Arduino से कनेक्शन आरेख दिखाता है।

इस उदाहरण में, एक 5V बिजली की आपूर्ति जुड़ी हुई है, लेकिन याद रखें कि आप 3.3V आपूर्ति का भी आसानी से उपयोग कर सकते हैं। इस मामले में, एनालॉग वोल्टेज मान 0 से 5V की सीमा में होंगे, यानी लगभग बराबर आपूर्ति वोल्टेज के लिए.

यह निम्नानुसार काम करता है: जैसे-जैसे फोटोरेसिस्टर का प्रतिरोध कम होता जाता है, फोटोरेसिस्टर और स्टेप-डाउन रेसिस्टर का कुल प्रतिरोध 600 kOhm से घटकर 10 kOhm हो जाता है। इसका मतलब यह है कि दोनों प्रतिरोधों से गुजरने वाली धारा बढ़ जाती है, जिससे 10k अवरोधक पर वोल्टेज बढ़ जाता है। बस इतना ही!

यह तालिका 5V आपूर्ति और 10k ओम पुल-डाउन अवरोधक को कनेक्ट करते समय प्रकाश स्तर/प्रतिरोध के आधार पर अनुमानित एनालॉग वोल्टेज मान प्रदान करती है।

यदि आप सेंसर का उपयोग चमकदार रोशनी वाले क्षेत्र में करना चाहते हैं और 10k ओम अवरोधक का उपयोग करना चाहते हैं, तो यह जल्दी से बुझ जाएगा। यानी, यह लगभग तुरंत 5 वी के अनुमेय वोल्टेज स्तर तक पहुंच जाएगा और अधिक तीव्र प्रकाश के बीच अंतर करने में सक्षम नहीं होगा। इस स्थिति में, आपको 10k ओम अवरोधक को 1k ओम अवरोधक से बदलना चाहिए। इस सर्किट के साथ, अवरोधक अंधेरे के स्तर का पता लगाने में सक्षम नहीं होगा, लेकिन उच्च स्तर की रोशनी के रंगों को निर्धारित करना बेहतर है। सामान्य तौर पर, आपको अपनी स्थितियों के आधार पर इसके साथ खेलना चाहिए!

इसके अतिरिक्त, आप मल्टीमीटर का उपयोग करके मूल रूप से न्यूनतम और अधिकतम प्रतिरोध मान को मापने के लिए "एक्सल बेंज" सूत्र का उपयोग करने में भी सक्षम होंगे और फिर प्रतिरोधी मान का पता लगा सकते हैं: पुल रेसिस्टर = स्क्वायर रूट (आरएमआई * आरमैक्स), जो आपको देगा फ़ॉर्म में एक बेहतर परिणाम परिणाम:

1K पुल-डाउन रेसिस्टर के साथ 5V सेंसर का उपयोग करते समय ऊपर दी गई तालिका अनुमानित एनालॉग वोल्टेज दिखाती है।

यह मत भूलिए कि हमारी विधि हमें रोशनी पर वोल्टेज की रैखिक निर्भरता नहीं देती है! इसके अलावा, प्रत्येक सेंसर की अलग-अलग विशेषताएं होती हैं। जैसे ही प्रकाश स्तर बढ़ेगा, एनालॉग वोल्टेज बढ़ेगा और प्रतिरोध गिर जाएगा:

वीओ = वीसीसी (आर / (आर + फोटोसेल))

अर्थात्, वोल्टेज फोटोरेसिस्टर के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है, जो बदले में, प्रकाश स्तर के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

फोटोरेसिस्टर का उपयोग करने का एक सरल उदाहरण

यह स्केच एलईडी की चमक निर्धारित करने के लिए पढ़े गए एनालॉग मान लेता है। यह जितना गहरा होगा, एलईडी उतनी ही अधिक चमकेगी! यह न भूलें कि इस उदाहरण के काम करने के लिए एलईडी को पीडब्लूएम पिन से जोड़ा जाना चाहिए। इस स्थिति में, पिन 11 का उपयोग किया जाता है।

यह उदाहरण मानता है कि आप Arduino प्रोग्रामिंग की मूल बातें से परिचित हैं।

/* एक फोटोरेसिस्टर के लिए सरल परीक्षण स्केच।

फोटोरेसिस्टर के एक पैर को 5 V से, दूसरे को एनालॉग पिन एनालॉग 0 से कनेक्ट करें।

इसके बाद एनालॉग 0 और ग्राउंड के बीच 10k ओम रेसिस्टर कनेक्ट करें।

एलईडी को पिन 11 और जमीन के बीच एक अवरोधक के माध्यम से कनेक्ट करें। */

int फोटोसेलपिन = 0; // सेंसर और 10 kOhm पुल-डाउन अवरोधक a0 से जुड़ा है

int फोटोसेलरीडिंग; // सेंसर डिवाइडर से एनालॉग मान पढ़ें

int LEDpin = 11; // लाल एलईडी को पिन 11 (पीडब्लूएम पिन) से कनेक्ट करें

पूर्णांक एलईडी चमक; //

शून्य सेटअप(शून्य) (

// हम डिबगिंग के लिए सीरियल मॉनिटर को जानकारी भेजेंगे

सीरियल.शुरू(9600);

शून्य लूप(शून्य) (

सीरियल.प्रिंटएलएन(फोटोसेलरीडिंग); // सेंसर से एनालॉग मान

// यदि सेंसर पर प्रकाश का स्तर कम हो जाता है तो एलईडी तेज रोशनी देती है

// इसका मतलब है कि हमें पढ़े गए मानों को 0-1023 से 1023-0 तक उलटना होगा

फोटोसेलरीडिंग = 1023 - फोटोसेलरीडिंग;

//अब हमें रेंज 0-1023 को 0-255 में बदलना होगा क्योंकि वह रेंज एनालॉगवाइट का उपयोग करती है

एलईडी चमक = मानचित्र (फोटोसेलरीडिंग, 0, 1023, 0, 255);

एनालॉगराइट (एलईडीपिन, एलईडीब्राइटनेस);

आप जिस प्रकाश स्तर को मापना चाहते हैं उसके आधार पर आप अन्य प्रतिरोधकों को आज़माना चाह सकते हैं!

एनालॉग प्रकाश स्तर माप के लिए सरल कोड

स्केच कोई गणना नहीं करता है, केवल वे मान प्रदर्शित करता है जिनकी व्याख्या प्रकाश स्तर के रूप में की जाती है। कई परियोजनाओं के लिए यह काफी है.

/* एक फोटोरेसिस्टर के लिए एक सरल परीक्षण स्केच।

फोटोरेसिस्टर के एक पैर को 5 V से, दूसरे को एनालॉग 0 पिन से कनेक्ट करें।

उसके बाद, 10 kOhm अवरोधक के पिन को जमीन से कनेक्ट करें, और दूसरे को एनालॉग पिन एनालॉग 0 */ से कनेक्ट करें।

int फोटोसेलपिन = 0; // सेंसर और 10 kOhm पुल-डाउन अवरोधक a0 से जुड़ा है

int फोटोसेलरीडिंग; // डेटा एनालॉग पिन से पढ़ा जाता है

शून्य सेटअप(शून्य) (

// डिबगिंग के लिए जानकारी को सीरियल मॉनिटर पर स्थानांतरित करें

सीरियल.शुरू(9600);

शून्य लूप(शून्य) (

फोटोसेलरीडिंग = एनालॉगरीड(फोटोसेलपिन);

सीरियल.प्रिंट ("एनालॉग रीडिंग =");

सीरियल.प्रिंट(फोटोसेलरीडिंग); // एनालॉग मान

यदि (फोटोसेलरीडिंग

सीरियल.प्रिंटएलएन ("- डार्क");

) अन्यथा यदि (फोटोसेलरीडिंग

सीरियल.प्रिंटएलएन ("- मंद");

) अन्यथा यदि (फोटोसेलरीडिंग

सीरियल.प्रिंटएलएन ("- लाइट");

) अन्यथा यदि (फोटोसेलरीडिंग

Serial.println(''-उज्ज्वल');

Serial.println("- बहुत उज्ज्वल");

यह परीक्षण दिन में एक कमरे में किया गया. मैंने सेंसर को अपने हाथ से और फिर कपड़े के टुकड़े से ढक दिया।

एनालॉग पिन का उपयोग किए बिना फोटोरेसिस्टर से मान पढ़ना

चूंकि फोटोरेसिस्टर अनिवार्य रूप से केवल प्रतिरोधक होते हैं, इसलिए उनका उपयोग तब भी किया जा सकता है, जब आपके माइक्रोकंट्रोलर में कोई एनालॉग पिन न हो (या यदि सभी एनालॉग पिन लगे हुए हों)। यह विधि प्रतिरोधकों और कैपेसिटर के मूल गुणों पर आधारित है। यदि आप एक संधारित्र लेते हैं जो क्षमता को स्थानांतरित कर सकता है और इसे एक अवरोधक के माध्यम से एक शक्ति स्रोत (जैसे 5V) से जोड़ सकता है, तो वोल्टेज में परिवर्तन धीरे-धीरे होगा। अवरोधक का प्रतिरोध जितना अधिक होगा, वोल्टेज उतना ही धीमा बदलेगा।

नीचे ऑसिलोग्राम का एक टुकड़ा है जो बताता है कि डिजिटल पिन (पीला) के साथ वास्तव में क्या हो रहा है। नीली रेखा दिखाती है कि Arduino स्केच कब काम करना शुरू करता है और कब अपना काम खत्म करता है (लगभग 1.2 एमएस तक चलने वाला अनुभाग)।

यदि हम सरल उपमाएँ बनाएं, तो संधारित्र एक टोकरी के रूप में कार्य करता है, और अवरोधक एक ट्यूब के रूप में कार्य करता है। टोकरी को पतली ट्यूब से भरने में काफी समय लगेगा। ट्यूब की मोटाई के आधार पर, टोकरी की भरने की गति अलग-अलग होगी।

हमारे मामले में, "टोकरी" 0.1 μF की क्षमता वाला एक सिरेमिक अवरोधक है। आप संधारित्र की धारिता के साथ प्रयोग कर सकते हैं। और यह सूचक सीधे समय को प्रभावित करेगा। यदि आप प्रकाश स्तर मापना चाहते हैं, तो 1 μF कैपेसिटर का उपयोग करें। यदि आप कम रोशनी की स्थिति में काम करते हैं, तो आप 0.01 यूएफ कैपेसिटर का उपयोग कर सकते हैं।

/* फोटोरेसिस्टर की कार्यक्षमता की जांच करने के लिए एक सरल स्केच।

फोटोरेसिस्टर के एक पैर को बिजली की आपूर्ति से कनेक्ट करें, दूसरे को पिन 2 से।

इसके बाद, 0.1 यूएफ कैपेसिटर के एक पैर को पिन 2 से और दूसरे को ग्राउंड से कनेक्ट करें */

int फोटोसेलपिन = 2; // पिन 2 से जुड़ा फोटोरेसिस्टर

int फोटोसेलरीडिंग; // डिजिटल मान

int LEDPin = 13; // आप अंतर्निर्मित एलईडी का उपयोग कर सकते हैं

शून्य सेटअप(शून्य) (

// सीरियल मॉनिटर विंडो में प्रदर्शित होने के लिए डिबगिंग के लिए जानकारी भेजें

सीरियल.शुरू(9600);

पिनमोड (एलईडीपिन, आउटपुट); // आउटपुट सिग्नल के रूप में एलईडी का उपयोग करें

शून्य लूप(शून्य) (

// आरसीटाइम तकनीक का उपयोग करके सेंसर से रीडिंग पढ़ें

फोटोसेलरीडिंग = आरसीटाइम(फोटोसेलपिन);

यदि (फोटोसेलरीडिंग == 30000) (

// यदि रीडिंग 30000 तक पहुंचती है, तो इसका मतलब है कि हम सीमा मान तक पहुंच गए हैं

Serial.println('कुछ भी कनेक्टेड नहीं!');

सीरियल.प्रिंट ("आरसीटाइम रीडिंग =");

सीरियल.प्रिंटएलएन(फोटोसेलरीडिंग); // पढ़े गए एनालॉग डेटा की स्ट्रीम

// जितनी अधिक रोशनी होगी, एलईडी उतनी ही अधिक बार चमकेगी!

डिजिटलराइट (एलईडीपिन, हाई);

विलंब(फोटोसेलरीडिंग);

डिजिटलराइट(ledPin, LOW);

विलंब(फोटोसेलरीडिंग);

// प्रतिरोध मापने के लिए डिजिटल पिन का उपयोग करें

// हम कैपेसिटर पर करंट लगाकर ऐसा करते हैं

// गणना करना कि Vcc/2 तक पहुंचने में कितना समय लगेगा (अधिकांश Arduinos के लिए यह मान 2.5V है)

int RCtime(int RCpin) (

पूर्णांक पढ़ना = 0; // 0 से प्रारंभ करें

// आउटपुट के रूप में पिन को इनिशियलाइज़ करें और इसे LOW (ग्राउंड) मान असाइन करें

पिनमोड (आरसीपिन, आउटपुट);

डिजिटलराइट (आरसीपिन, लो);

// अब पिन को इनपुट के रूप में सेट करें और...

पिनमोड (आरसीपिन, इनपुट);

जबकि (digitalRead(RCpin) == LOW) ( // उच्च मान प्राप्त करने में लगने वाले समय की गणना करें

पढ़ना++; // गिनती के समय के लिए वृद्धि

यदि (पढ़ना == 30000) (

// यदि हम इस स्तर तक पहुँचते हैं, तो प्रतिरोध बहुत बढ़िया है

//कि सबसे अधिक संभावना है कि कुछ भी जुड़ा हुआ नहीं है!

तोड़ना; // लूप के बाहर जाएं

फोटोरेसिस्टर्स का उपयोग करके Arduino प्रोजेक्ट्स का वीडियो

फोटोरेसिस्टर का उपयोग करके इंजन की गति बदलना:

रोबोट एक फोटोरेसिस्टर का उपयोग करके चलने के पथ को ट्रैक करता है:

अपनी टिप्पणियाँ, प्रश्न छोड़ें और अपने व्यक्तिगत अनुभव नीचे साझा करें। नए विचार और परियोजनाएँ अक्सर चर्चाओं में पैदा होती हैं!

1. फोटोटोरेसिस्ट: http://ali.ski/5GDvP7
2. डायोड और प्रतिरोधक: http://fas.st/KK7DwjyF
3. विकास बोर्ड: http://ali.ski/rq8wz8
4. Arduino uno: http://ali.ski/gC_mOa

इस ट्यूटोरियल में हम एक फोटोरेसिस्टर को Arduino से कनेक्ट करेंगे। जो बिल्ट-इन एलईडी को नियंत्रित करेगा।

फोटोरेसिस्टर: प्रकाश के संपर्क में आने पर फोटोरेसिस्टर का प्रतिरोध कम हो जाता है और अंधेरे में बढ़ जाता है। फोटोरेसिस्टर्स का उपयोग करना आसान है, लेकिन वे प्रकाश के स्तर में बदलाव पर धीमी गति से प्रतिक्रिया करते हैं और उनकी दक्षता बहुत कम होती है। शुद्धता। आमतौर पर, फोटोरेसिस्टर्स का प्रतिरोध दिन के उजाले में 50 ओम से लेकर अंधेरे में 10 मेगाहोम से अधिक तक भिन्न हो सकता है।

हम फोटोरेसिस्टर को 10 kOhm रेसिस्टर के माध्यम से जमीन से जोड़ देंगे और हम उसी पैर को Arduino एनालॉग पिन A0 से जोड़ देंगे, फोटोरेसिस्टर का दूसरा पैर 5 वोल्ट Arduino से जुड़ा होगा। यह सब लेख की शुरुआत में चित्र में स्पष्ट रूप से दिखाया गया है।

फोटोरेसिस्टर को Arduino से सही ढंग से कनेक्ट करने के बाद, आपको नीचे दिए गए कोड को कॉपी करना होगा, इसे Arduino ide प्रोग्राम में पेस्ट करना होगा और इस सभी प्रोग्राम कोड को Arduino में लोड करना होगा।

इंट फोटोसेंसरपिन = ए0; //उस पिन को इंगित करें जिससे फोटोरेसिस्टर जुड़ा हुआ है अहस्ताक्षरित int SensorValue = 0; // मानों को संग्रहीत करने के लिए एक वेरिएबल घोषित करें। शून्य सेटअप() (पिनमोड(13, आउटपुट); सीरियल.बेगिन(9600); ) शून्य लूप() (सेंसरवैल्यू = एनालॉगरीड(फोटोसेंसरपिन); // फोटोरेसिस्टर से मान पढ़ें यदि(सेंसरवैल्यू)<700) digitalWrite(13, HIGH); //Включаем else digitalWrite(13, LOW); // Выключаем Serial.print(sensorValue, DEC); //Вывод данных с фоторезистора (0-1024) Serial.println(""); delay(500); }

प्रोग्राम कोड को Arduino में लोड करने के बाद, आपको पोर्ट मॉनिटर खोलना होगा।

अब, यदि प्रकाश फोटोरेसिस्टर पर पड़ता है और अंतर्निहित एलईडी बंद हो जाती है, तो फोटोरेसिस्टर को अपने हाथ से ढक दें और आप देखेंगे कि किसी बिंदु पर एलईडी चालू हो जाएगी! आप पोर्ट मॉनीटर में फोटोरेसिस्टर से मूल्य में परिवर्तन भी देख सकते हैं।

फोटोरेसिस्टर कैसे काम करता है इसका प्रदर्शन नीचे दिए गए वीडियो में देखा जा सकता है।

वीडियो:

समीक्षा के पिछले भाग में चर्चा की गई माइक्रोकंट्रोलर की अंतर्निहित एडीसी, आपको विभिन्न एनालॉग सेंसर को Arduino बोर्ड से आसानी से कनेक्ट करने की अनुमति देती है, जो मापा भौतिक मापदंडों को विद्युत वोल्टेज में परिवर्तित करती है।

एक साधारण एनालॉग सेंसर का एक उदाहरण बोर्ड से जुड़ा एक वैरिएबल रेसिस्टर है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 1. यह किसी भी प्रकार का हो सकता है, उदाहरण के लिए SP3-33-32 (चित्र 2)। आरेख में अवरोधक मान लगभग दर्शाया गया है और यह कम या अधिक हो सकता है। हालाँकि, यह याद रखना चाहिए कि परिवर्तनीय अवरोधक का प्रतिरोध जितना कम होगा, यह माइक्रोकंट्रोलर बिजली आपूर्ति से उतना ही अधिक करंट खपत करेगा। और जब सिग्नल स्रोत प्रतिरोध (इस मामले में, एक परिवर्तनीय अवरोधक) 10 kOhm से अधिक होता है, तो माइक्रोकंट्रोलर का ADC बड़ी त्रुटियों के साथ संचालित होता है। कृपया ध्यान दें कि सिग्नल स्रोत के रूप में एक परिवर्तनीय अवरोधक का प्रतिरोध उसके स्लाइडर की स्थिति पर निर्भर करता है। इसकी चरम स्थिति में यह शून्य है और मध्य स्थिति में अधिकतम (नाममात्र प्रतिरोध के एक चौथाई के बराबर) है।

चावल। 1. बोर्ड के लिए एक परिवर्तनीय अवरोधक का कनेक्शन आरेख

चावल। 2. SP3-33-32

जब आप किसी पैरामीटर को चरणों में (विवेकपूर्वक) के बजाय सुचारू रूप से बदलना चाहते हैं तो एक परिवर्तनीय अवरोधक का उपयोग करना सुविधाजनक होता है। उदाहरण के तौर पर तालिका में दिए गए कार्य पर विचार करें। 1 प्रोग्राम जो वेरिएबल रेसिस्टर स्लाइडर की स्थिति के आधार पर एलईडी की चमक को बदलता है। एडीसी द्वारा लौटाए गए दस-बिट बाइनरी नंबर को आठ-बिट नंबर में बदलने के लिए प्रोग्राम में लाइन यू = यू/4 की आवश्यकता होती है, जिसे एनालॉगराइट() फ़ंक्शन द्वारा दूसरे ऑपरेंड के रूप में स्वीकार किया जाता है। इस मामले में, यह मूल संख्या को चार से विभाजित करके किया जाता है, जो दो सबसे कम महत्वपूर्ण बाइनरी अंकों को हटाने के बराबर है।

तालिका नंबर एक।

उपयुक्त डिज़ाइन का एक चर अवरोधक रोटेशन कोण या रैखिक विस्थापन सेंसर के रूप में काम कर सकता है। इसी तरह, आप कई रेडियोतत्वों को जोड़ सकते हैं: फोटोरेसिस्टर्स, थर्मिस्टर्स, फोटोडायोड्स, फोटोट्रांसिस्टर्स। एक शब्द में, ऐसे उपकरण जिनका विद्युत प्रतिरोध कुछ पर्यावरणीय कारकों पर निर्भर करता है।

चित्र में. चित्र 3 एक फोटोरेसिस्टर को Arduino से जोड़ने का एक आरेख दिखाता है। जब रोशनी बदलती है, तो इसका विद्युत प्रतिरोध बदल जाता है और, तदनुसार, Arduino बोर्ड के एनालॉग इनपुट पर वोल्टेज बदल जाता है। आरेख में दर्शाए गए FSK-1 फोटोरेसिस्टर को किसी अन्य से बदला जा सकता है, उदाहरण के लिए SF2-1।

चावल। 3. Arduino के लिए फोटोरेसिस्टर का कनेक्शन आरेख

तालिका में चित्र 2 एक प्रोग्राम दिखाता है जो एक फोटोरेसिस्टर से जुड़े Arduino बोर्ड को एक साधारण प्रकाश मीटर में बदल देता है। काम करते समय, यह समय-समय पर फोटोरेसिस्टर के साथ श्रृंखला में जुड़े एक अवरोधक पर वोल्टेज ड्रॉप को मापता है, और परिणाम को पारंपरिक इकाइयों में सीरियल पोर्ट के माध्यम से कंप्यूटर तक पहुंचाता है। उन्हें Arduino डिबगिंग टर्मिनल स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाएगा, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4. जैसा कि हम देख सकते हैं, एक निश्चित समय पर मापा गया वोल्टेज तेजी से कम हो गया। यह तब हुआ जब एक चमकदार रोशनी वाला फोटोडायोड एक अपारदर्शी स्क्रीन द्वारा अस्पष्ट हो गया था।

तालिका 2।

चावल। 4. Arduino डिबगिंग टर्मिनल की स्क्रीन पर छवि

लक्स (मानक एसआई इकाइयों) में रोशनी मान प्राप्त करने के लिए, आपको परिणामों को एक सुधार कारक से गुणा करना होगा, लेकिन आपको इसे प्रयोगात्मक रूप से और प्रत्येक फोटोरेसिस्टर के लिए व्यक्तिगत रूप से चुनना होगा। इसके लिए आपको एक मानक लक्स मीटर की आवश्यकता होगी।

एक फोटोट्रांजिस्टर या फोटोडायोड (चित्र 5) इसी तरह से Arduino से जुड़ा है। कई प्रकाश-संवेदनशील उपकरणों का उपयोग करके, रोबोट के लिए एक सरल दृष्टि प्रणाली का निर्माण करना संभव है। रेडियो शौकीनों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए ज्ञात कई शास्त्रीय डिज़ाइनों को एक नए तकनीकी स्तर पर लागू करना संभव है - एक रात तितली का साइबरनेटिक मॉडल या एक टैंक का एक मॉडल जो प्रकाश की ओर बढ़ता है।

चावल। 5. फोटोडायोड का Arduino से कनेक्शन आरेख

एक फोटोरेसिस्टर के समान, एक थर्मिस्टर Arduino (छवि 6) से जुड़ा होता है, जो तापमान के आधार पर अपने विद्युत प्रतिरोध को बदलता है। आरेख में दर्शाए गए MMT-4 थर्मिस्टर के बजाय, जिसका मुख्य लाभ इसका सीलबंद आवास है, आप लगभग किसी अन्य का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, MMT-1 या आयातित।

चावल। 6. थर्मिस्टर का Arduino से कनेक्शन आरेख

उचित अंशांकन के बाद, ऐसे उपकरण का उपयोग सभी प्रकार के घरेलू मौसम स्टेशनों, थर्मोस्टैट्स और समान संरचनाओं में तापमान मापने के लिए किया जा सकता है।

यह ज्ञात है कि लगभग सभी एलईडी न केवल प्रकाश स्रोतों के रूप में, बल्कि प्रकाश रिसीवर - फोटोडायोड के रूप में भी काम कर सकते हैं। तथ्य यह है कि एलईडी क्रिस्टल एक पारदर्शी आवास में है और इसलिए इसका पी-एन जंक्शन बाहरी स्रोतों से प्रकाश तक पहुंच योग्य है। इसके अलावा, एलईडी आवास आमतौर पर एक लेंस के आकार का होता है, जो इस जंक्शन पर बाहरी विकिरण को केंद्रित करता है। इसके प्रभाव में, उदाहरण के लिए, पीएन जंक्शन का रिवर्स प्रतिरोध बदल जाता है।

चित्र में दिखाए गए चित्र के अनुसार LED को Arduino बोर्ड से कनेक्ट करके। 7, आप एक ही एलईडी का उपयोग उसके इच्छित उद्देश्य और फोटोसेंसर दोनों के लिए कर सकते हैं। इस मोड को दर्शाने वाला एक प्रोग्राम तालिका में दिया गया है। 3. इसका विचार यह है कि सबसे पहले एलईडी के पीएन जंक्शन पर एक रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है, जिससे इसकी कैपेसिटेंस चार्ज हो जाती है। एलईडी कैथोड को फिर Arduino पिन को कॉन्फ़िगर करके अलग किया जाता है, जिससे यह एक इनपुट के रूप में जुड़ा होता है। इसके बाद, प्रोग्राम बाहरी रोशनी के आधार पर, अपने स्वयं के रिवर्स करंट के साथ एलईडी के पी-एन जंक्शन के कैपेसिटेंस के डिस्चार्ज की अवधि को तार्किक शून्य के स्तर तक मापता है।

चावल। 7. Arduino बोर्ड से LED का कनेक्शन आरेख

टेबल तीन

उपरोक्त प्रोग्राम में, वेरिएबल t को unsigned int - एक अहस्ताक्षरित पूर्णांक के रूप में वर्णित किया गया है। इस प्रकार का एक वेरिएबल, नियमित इंट के विपरीत, जो -32768 से +32767 तक मान लेता है, साइन को स्टोर करने के लिए अपने सबसे महत्वपूर्ण बाइनरी अंक का उपयोग नहीं करता है और 0 से 65535 तक मान ले सकता है।

प्रोग्राम while(digitalRead (K)!=0)t++ लूप में डिस्चार्ज समय की गणना करता है। इस लूप को निष्पादित किया जाता है, हर बार टी के मान को एक से बढ़ाकर, जब तक कि कोष्ठक में संलग्न स्थिति सत्य न हो जाए, अर्थात, जब तक कि एलईडी के कैथोड पर वोल्टेज कम तर्क स्तर तक न गिर जाए।

कभी-कभी यह आवश्यक होता है कि रोबोट न केवल उस सतह की रोशनी के बारे में जानकारी प्राप्त करे जिस पर वह चलता है, बल्कि उसका रंग भी निर्धारित करने में सक्षम हो। वे अंतर्निहित सतह के लिए एक रंग सेंसर लागू करते हैं, इसे अलग-अलग ल्यूमिनसेंस रंगों के एलईडी के साथ वैकल्पिक रूप से रोशन करते हैं और विभिन्न प्रकाश स्थितियों के तहत इससे परिलक्षित संकेतों के स्तर की तुलना करने के लिए एक फोटोडायोड का उपयोग करते हैं। Arduino बोर्ड के साथ रंग सेंसर तत्वों का कनेक्शन आरेख चित्र में दिखाया गया है। 8, और इसकी सेवा देने वाला प्रोग्राम तालिका में है। 4.

चावल। 8. Arduino बोर्ड के साथ रंग सेंसर तत्वों का कनेक्शन आरेख

तालिका 4

सतह की विभिन्न रोशनी के तहत एक फोटोडायोड द्वारा प्राप्त संकेतों को मापने की प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है, और प्राप्त परिणाम यादृच्छिक त्रुटियों को खत्म करने के लिए जमा किए जाते हैं। प्रोग्राम तब संचित मूल्यों में से सबसे बड़े का चयन करता है। यह आपको सतह के रंग का मोटे तौर पर आकलन करने की अनुमति देता है। रंग को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए, परिणामों के प्रसंस्करण को जटिल बनाना आवश्यक है, न केवल उनमें से सबसे बड़े को ध्यान में रखते हुए, बल्कि छोटे लोगों के साथ इसके संबंध को भी ध्यान में रखते हुए। विभिन्न चमक रंगों के एल ई डी की वास्तविक चमक, साथ ही उपयोग किए गए फोटोडायोड की वर्णक्रमीय विशेषताओं को भी ध्यान में रखना आवश्यक है।

चार एलईडी और एक फोटोडायोड से युक्त रंग सेंसर डिज़ाइन का एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया है। 9. एल ई डी और फोटोडायोड के ऑप्टिकल अक्षों को अध्ययन के तहत सतह पर एक बिंदु पर एकत्रित होना चाहिए, और बाहरी रोशनी के प्रभाव को कम करने के लिए डिवाइस स्वयं इसके जितना संभव हो उतना करीब स्थित होना चाहिए।

चावल। 9. चार एलईडी और एक फोटोडायोड से युक्त रंग सेंसर डिज़ाइन का एक उदाहरण

इकट्ठे सेंसर को विभिन्न रंगों की सतहों पर सावधानीपूर्वक व्यक्तिगत अंशांकन की आवश्यकता होती है। यह गुणांक के चयन के लिए आता है जिसके द्वारा विभिन्न प्रकाश स्थितियों के तहत प्राप्त माप परिणामों को तुलना से पहले गुणा किया जाना चाहिए। ऐसे सेंसर से लैस रोबोट को दिलचस्प मूवमेंट एल्गोरिदम करना सिखाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, वह एक अलग रंग में चित्रित "निषिद्ध" क्षेत्रों की सीमाओं का उल्लंघन किए बिना एक रंग के कार्य क्षेत्र में घूमने में सक्षम होगा।