poniedziałek, 4 lutego 2013

Niesamowicie prosty czujnik zmierzchowy.

Tym razem zero programowania, będzie natomiast nostalgiczno-wspomnieniowy układzik, lekko zmodyfikowany.
Otóż kilka dni temu rozmawialiśmy w gronie znajomych o różnego rodzaju czujnikach zmierzchowych i czujnikach ruchu. Ponieważ należę do tych wariatów, co to hołdują jeszcze owej przestarzałej i kompletnie odrealnionej dziś zasadzie: "po co kupować, gdy można zrobić", stwierdziłem, że poskładam takie coś (czujnik zmierzchowy; sensor ruchu faktycznie lepiej nabyć, choćby ze względu na rozmiary ;)) i być może podłączę do jakiegoś mikrokontrolera. Przypomniało mi się też przy okazji, że znalazłem ostatnio w elektronicznych śmieciach stary fotorezystor (dla niewtajemniczonych: element zmieniający rezystancję, czyli opór elektryczny, pod wpływem działania strumienia światła) RPP130, jeden z kilku pozostałych po montowanych wieki temu układach tranzystorowych do zdalnego sterowania pracą urządzeń za pomocą latarki... No OK, nie było to specjalnie rozbudowane zdalne sterowanie ;)
Skompletowałem części, przypomniawszy sobie wcześniej schemat takiego detektora-czujnika, i zmontowałem na płytce stykowej dwa jego warianty. Pierwszy - to układ, który powoduje zapalenie diody LED1 pod wpływem strumienia światła skierowanego na fotorezystor, drugi zachowuje się jak "rasowy" czujnik zmierzchowy, czyli zapala diodę LED1 gdy wokół zaczyna być ciemno. Jak widać na schematach, oba rozwiązania są trywialne i bazują w zasadzie na pracy tranzystora w skrajnych położeniach charakterystyki wyjściowej (nasycenie - odcięcie). Wartości rezystorów są dobrane tak, żeby po stronie wejściowej (obwód bazy tranzystora) zapewnić odpowiednie wysterowanie (lub jego brak) tranzystora, a po stronie wyjściowej - świecenie diody i zapobieganie uszkodzeniu tranzystora w momencie, gdy przez kolektor i emiter płynie prąd (aż do wartości odpowiadającej stanowi nasycenia).
Oto schematy kolejno czujnika oświetlenia i czujnika zmierzchowego:


Jasność świecenia diody zmienia się w zależności od natężenia strumienia światła, czyli w zależności od rezystancji fotorezystora - czyli od wartości napięcia pomiędzy bazą a emiterem. Innymi słowy fotorezystor działa tutaj jak potencjometr, tyle, że mechanizm regulacji zastąpiony został strumieniem światła. Jak już zapewne wszyscy zauważyli, różnica pomiędzy oboma układami polega na zamianie miejscami rezystorów R2 i R3.
Ważna rzecz: dobierając fotorezystor - bo przecież nie musimy stosować takiego eksponatu, jak ten u mnie - musimy sprawdzić jego podstawowe parametry, czyli tzw. rezystancję jasną (dla RPP130 to wartości od 1kΩ do 10kΩ), dotyczącą oświetlonego fotorezystora, i rezystancję ciemną (dla RPP130 ok. 10MΩ) dla elementu nieoświetlonego. Znajomość tych parametrów może pomóc w prawidłowym wyborze wartości rezystora R2 (R3).

A jak ten układ podłączyć do mikrokontrolera, np. ATmegi wyposażonej w przetwornik analogowo-cyfrowy? Sprawa jest prosta - można np. usunąć diodę LED1, zewrzeć emiter do masy, dobrać nową wartość R1 i podłączyć do wyjścia (między kolektor a emiter/masę) równolegle rezystor. Spadek napięcia na rezystorze wyjściowym będzie analizowany przez przetwornik.

I jeszcze kwestia kalibracji - tutaj też nie powinno być problemów, czułość urządzenia można ustawić odpowiednim doborem rezystorów albo po prostu poprzez bardziej finezyjnie rozbudowany układ.

Być może wkrótce zmajstruję jakiś mikroprocesorowy czujnik zmierzchowy, połączony z czujnikiem ruchu, jednak najpierw postaram się opublikować schemat i program dla niesamowicie prądożernego termometru z ATmegą i szesnastoma LED-ami w roli głównej :)

5 komentarzy:

  1. Można prosić o jakiś komentarz, wskazówkę, jak dobrać rezystor R2 (ew. R3), a także rezystor R1 w przypadku podłączenia do mikrokontrolera?
    Pozdrawiam

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. W celu zerojedynkowego wykrywania faktu zamknięcia obwodu (jest światło/nie ma światła) dałbym jako R1 rezystor 10kOhm. R2 i R3 szczerze powiedziawszy dobierałem eksperymentalnie w oparciu o zasadę jak najmniejszego prądu bazy wystarczającego do wysterowania tranzystora. Fotorezystory, te, które obecnie spotykamy na rynku, mają rezystancję "ciemną" około 1MOhm, resztę musimy znaleźć w karcie katalogowej. Tutaj, u mnie, był wyłącznie eksperyment :)

      Usuń
    2. A jakie były wartości rezystorów R1 i R2 w czujniku zmierzchu ? Chciałbym zastosować zamiennik RPP130

      Usuń
    3. R2 dobieramy jak wcześniej opisałem – w zależności od posiadanej LED (220 omów przy zasilaniu 5V daje intensywne światło klasycznej LED czerwonej, zielonej itp.). W miejsce R1 możemy ewentualnie wstawić potencjometr i sobie odpowiednią rezystancję dobrać – można go nawet zostawić w celu regulacji czułości.

      Usuń
  2. Hello, I love reading through your blog, I wanted to leave a little comment to support you and wish you a good continuation. Wish you best of luck for all your best efforts.
    Tableau Guru
    http://www.sqiar.com/data-hosting/

    OdpowiedzUsuń