使用光敏电阻设计照度计

照度计是一种使用 SI 单位勒克斯测量照度和光发射度的设备。它有效地测量落在给定面积单位上的光的功率量,不同之处在于功率测量被加权以反映人眼对不同波长的光的敏感度。描述照度计的一种更简单的方法是,它测量落在传感器上的光的亮度。市售照度计的价格从 15 美元到数百美元不等,但自己制作一个更便宜,也更有趣。

照度计的光传感器可以是多种不同类型的传感器之一,包括光电二极管和光电晶体管,但容易使用且通常容易获得的传感器类型是光敏电阻或光敏电阻 (LDR)。正如您所预料的,LDR 的电阻随着落在其上的光量的变化而变化。如果您可以测量 LDR 的电阻并且了解特定 LDR 的特性,则可以量化落在 LDR 上的勒克斯量。一般来说,光线越亮,电阻越低,但不幸的是,LDR 的电阻和勒克斯之间的关系并不是很好的线性关系。相反,它是一种指数关系,处理起来有点棘手。不过只要有一点点时间,在这个项目中,我将带您完成表征 LDR 的过程,编写可以计算照度的软件,然后构建基于 LDR 和 Arduino 的照度计。

所需硬件

• 1 个光敏电阻(无论是哪一个,您甚至不需要知道零件号)5千欧电阻Arduino
• 2×16 LCD 屏蔽
• 面包板
• 数字万用表 (DMM)
• 商业照度计(用于表征 LDR)
• 表征光敏电阻器
• 将LDR插入面包板并确保传感器的平坦部分与地面平行。
• 将 DMM 连接到 LDR 的两根引线并将其设置为测量电阻。将商用测光表的传感器放置在 LDR 旁边。
• LDR测试

在确保两个传感器上的光照强度相同的同时,记录 LDR 电阻和照度计勒克斯的读数。对从非常暗(接近 0 勒克斯)到非常亮(数千勒克斯)的许多不同照明级别重复此过程。重要的是,在所有这些不同的光照水平下,您应尽力确保两个传感器获得相同的光照量。 将读数传输到电子表格(或在进行测量时直接输入读数),然后绘制照度 (lux) 作为电阻函数的图。您可以下面的电子表格,该电子表格将创建绘图并根据您的条目执行所有必要的分析。  Lux_Approximation_from_LDR.xlsx我从 LDR 获得的测量结果给出了以下图表:

使用光敏电阻设计照度计

勒克斯作为电阻的函数

该图表明,随着光亮度的增加,电阻呈指数下降。终,我们要寻找的是该图的方程,我们可以将电阻代入其中以获得勒克斯。这个方程可以直接从图中获得,但这样做可能有点棘手。从直线获得方程要容易得多,方程的形式为 [y=mx+b](其中 m 是直线的斜率,b 是直线的 y 截距)。 事实证明,如果您取两个变量(照度和电阻)的对数然后重新绘图,您终会得到一条(或多或少)直线。理论上,对数的底数可以是任何值,但我将使用以 10 为底的对数。这是勒克斯对数与电阻对数的函数关系图。

勒克斯对数与阻力对数

使用光敏电阻设计照度计

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