báo cáo cảm biến ánh sángCảm biến ánh sángNguyên lý, cấu tạo_ Cấu tạo:_ Cảm biến ánh sáng (LDR): + Được tạo thành từ các vật liệu bán dẫn có điện trở cao. sử dụng một lớp bán dẫn hoạt động phủ trên một lớp nền cách điện. Chất bán dẫn thường được pha tạp nhẹ để cho phép nó có mức độ dẫn điện cần thiết. + Hình zigzag là màng Cadmium Sulphide (CdS), là thành phần chính của quang trở . Trên cùng và dưới cùng là các màng kim loại được kết nối với các đầu cực. Hai cực được thiết kế sao cho diện tích tiếp xúc tối đa có thể với hai màng kim loại. Trên cùng là một lớp nhựa trong để cung cấp tối đa ánh sáng nhận được._ Nguyên lý:+ Được tạo thành từ CdS và không chứa hoặc chứa rất ít electron. Khi không được chiếu sáng, điện trở của LDR có thể lên đến hàng megaohm.+ Khi được chiếu sáng, các electron được giải phóng và độ dẫn điện của vật liệu tăng lên. Khi cường độ ánh sáng vượt quá một tần số nhất định, các photon được hấp thụ bởi chất bán dẫn cung cấp cho các electron dài năng lượng cần thiết để nhảy vào dải dẫn. Điều này làm cho các electron hoặc lỗ trống tự do dẫn điện và do đó điện trở giảm đáng kể ( < 1kiloohm)+ Phương trình cho thấy mối quan hệ giữa trở kháng và độ rọi có thể được viết là:R = A.E aTrong đó: E – Độ rọi (lux) R – Trở kháng (Ohms) A, a Hằng sốGiá trị của a, tùy thuộc vào CdS được sử dụng và quy trình sản xuất. Giá trị thường nằm trong khoảng 0,7 và 0,9.Cấu hình phần cứngSơ đồ mạch của module _ 2 tụ 104 có tác dụng lọc nguồn (nắn điện áp), chống nhiễu_ 2 điện trở 1k lần lượt nối tiếp 2 DIODE LED để hạn dòng qua LED_ 1 điện trở 10k nối tiếp cảm biến LDR tạo thành bộ chia áp, thay đổi điện áp đầu vào cho V()_ 1 biến trở 10k nối với đầu vào đảo V(+) của LM393 cũng để thay đổi điện áp đầu vào V(+)_ 1 điện trở 10k đầu ra IC LM393 để hồi tiếp. _ Bộ khuếch đại vi sai sử dụng là IC LM393, hoạt động như một bộ so sánh, Vout của LM393 là mức HIGH khi điện áp đầu vào không đảo V(+) lớn hơn điện áp đầu vào đảo V() và tương tự ngược lại, Vout là mức LOW khi V() lớn hơn V(+)._ Khi cường độ ánh sáng tăng, đầu ra sẽ phản hồi qua trở hồi tiếp 10k, chuyển sang chế độ chuyển tiếp. Độ trễ của hai điểm chuyển mạch được đặt bởi điện trở phản hồi 10k có thể được chọn để cung cấp bất kỳ mức tăng điện áp phù hợp nào của bộ khuếch đại.Trong đóV()= (Vin .RLDR)(R+RLDR)RLDR : Điện trở của cảm biếnVin: Điện áp đầu vàoR: 10k ohm Mắc chân AO vào A0 trên ArduinoChân GND với GND, VCC với 5VNguyên tắc lập trình và tính toán_ Nguyên tắc hoạt động của Module: + Đối với cảm biến, thông thường có hai kiểu đầu ra, giá trị tương tự (analog) hoặc giá trị số (digital).+ Giá trị tương tự: Hầu hết các cảm biến chỉ cung cấp giá trị tương tự, do đó, nó đưa ra giá trị điện áp để chỉ ra các tham số cảm biến. Arduino đọc giá trị này trên A0 đến A9 và từ 0 đến 1023. Trong AVR, điện áp tương tự thay đổi từ 0V đến 5V. + Giá trị số: Đôi khi chúng ta chỉ muốn cảm biến chỉ đưa ra phản hồi khi giá trị cảm biến đạt một ngưỡng mà chúng ta muốn, đó là 1 (mức HIGH) và 0 (mức LOW) ngược lại.Chính vì vậy LDR được tích hợp vào một module cần thiết để xuất ra giá trị digital. Arduino đọc giá trị analog trên A0 đến A9 và từ 0 đến 1023 ( là 1024 giá trị). Điện áp tương tự thay đổi từ 0V đến 5V Giá trị ADC là 51024 = 0.0048828125RL=500Lux (1)Vout=(VinRL)(RL+R)(2) Vout=LDR_value ADC_value (3)Trong đó: Vin=5V : điện áp đầu vàoR=10: trở nối tiếp với LDRRL: trở kháng của LDRLDR_value: giá trị đọc được từ LDR pin A0ADC_value = 51024 = 0.0048828125Từ (1) (2) (3) => Vout = (5 500Lux)(500Lux+10) = LDR_value 0.0048828125Lux = (2500LDR_value ADC_value 500)(LDR_value ADC_value 10) Lux = 250(LDR_value ADC_value 10)50LuxBề mặt chiếu sáng0.001Trời đêm không trăng0.05 – 0.3Trời đêm có trăng tròn3.4 Trời hập tối 2050Khu vực công cộng bao quanh bởi bóng tối5080Đèn hành lang, chiếu sáng nhà vệ sinh300Nhà ga400Chiếu sáng văn phòng1000Trời bình minh vào ngày đẹp trời10000 – 25000Ánh sáng phòng thu32000 – 100000Trực tiếp ánh sáng mặt trờiinclude int cambien=A0;LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);float ADC_value=0.0048828125;float Lux=0.00;float LDR_value;void setup(){ pinMode(cambien,INPUT); Serial.begin(9600); lcd.begin(16,2);}void loop() { LDR_value = analogRead(A0); Lux=250(LDR_valueADC_value)50; lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(Do sang: ); lcd.print(Lux); lcd.setCursor(0,1); if ((Lux >=0) (Lux 50) (Lux 200) (Lux