Cảm biến cường độ sáng là một loại cảm biến thuộc về cảm biến quang, hoạt động cảm nhận ánh sáng dựa vào thiết bị cảm biến. Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, cảm biến có ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kỳ xử lý hay tính toán nào thông qua giao tiếp I2C.
Hình 2.9: Module cảm biến cường độ ánh sáng BH1750
Thiết bị chuyển tương tự sang số (ADC)
Năng lượng bức xạ
Thông số kỹ thuật
- Dải đo: 1 – 65535 (Lux).
- Nguồn cung cấp: 3 VDC – 5 VDC. - Độ phân giải ADC: 16 bit.
- Sự ảnh hưởng của tia hồng ngoại rất nhỏ. - Đầu ra: I2C.
- Kích cỡ: 21x16x3.3mm.
Bảng 2.7: Điều khiển vận hành
Tham số Đại lượng đặc trưng MIN TYP MAX Đơn vị
Điện áp Vcc Vcc 2.4 3.0 5 V
Điện áp tham chiếu I2C Vdvi 1.65 - Vcc V
Ghép nối BH1750 với vi điểu khiển
Do BH1750 giao tiếp chuẩn I2C nên việc giao tiếp nối nó với vi điểu khiển khá đơn giản và theo datasheet đưa ra sơ đồ như sau:
Hình 2.10 : Chép nối BH1750 với Arduino Nano
BH1750 chỉ giao tiếp với vi điểu khiển với 2 đường truyền SCL và SDA nên do đó trên vi xử lý cần phải xác định chân nào trên vi xử lý có SCL và SDA để nối với BH1750.
Hình 2.11: Độ rọi – Kết quả đo lường
Chức năng các chân của module
- Chân VCC: chân cực dương.
- Chân GND: chân cực âm.
- Chân SCL và SDA: chân giao tiếp I2C.
Cách thức hoạt động
Hình 2.12: Sơ đồ khối module BH1750
Mô tả sơ đồ khối:
PD: hình ảnh diode với phản ứng mắt xấp xỉ con người.
ADC: chuyển đổi AD cho tiếp nhận dữ liệu kỹ thuật 16 bit.
Logic + giao diện I2C: Tính toán ánh sáng môi trường xung quanh và giao
diện BUS I2C.
OSC: Máy dao động nội bộ (loại 320kHz).
Kiến trúc tập lệnh :
Bảng 2.8: Kiến trúc tập lệnh
Hướng dẫn Mã lệnh Chú thích
Tắt nguồn 0000_0000 Không có hoạt động
Bật nguồn 0000_0001 Chờ lệnh đo
Reset 0000_0111
Đặt lại giá trị thanh ghi dữ liệu.
Thiết lập lại lệnh là không thể chấp nhận được trong chế độ tắt nguồn.
Giải quyết chế độ cao
liên tục 0001_0000
Bắt đầu đo ở độ phân giải 1lux. Thời gian đo thường là 120ms. Giải quyết chế độ cao
liên tục 2 0001_0001
Bắt đầu đo ở độ phân giải 0.5lux. Thời gian đo thường là 120ms. Giải quyết chế độ
thấp liên tục 0001_0011
Bắt đầu đo ở độ phân giải 4lux. Thời gian đo thường là 16ms. Giải quyết chế độ ở 1
mức thời gian cao 0010_0000
Bắt đầu đo ở chế độ phân giải 1lux Thời gian đo thường là 120ms. Nó tự động cài đặt chế độ tắt nguồn sau khi đo. Giải quyết chế độ ở 1
mức thời gian cao 2 0010_0001
Bắt đầu đo ở chế độ phân giải 0.5lux Thời gian đo thường là 120ms.
Bảng 2.9: Giải thích chế độ đo lường
Chế độ đo Thời gian đo Độ phân giải
Giải quyết chế độ cao 2 Typ.120ms 0.5lux
Giải quyết chế độ cao Typ.120ms 1lux
Giải quyết chế độ thấp Typ.16ms 4lux
Một số ví dụ về độ rọi của ánh sáng:
Vào buổi tối : 0.001 - 0.02 Lux
Ánh trăng : 0.02 - 0.3 lux
Trời nhiều mây trong nhà : 5 - 50 lux
Trời nhiều mây ngoài trời : 50 - 500 lux
Trời nắng trong nhà : 100 - 1000 lux
Ánh sáng cần thiết để đọc sách: 50 - 60 lux