პროექტი №14 – სინათლის სენსორი.

December 16, 2012

ამ გაკვეთილში გავეცნობით ფოტო წინაღობას(რეზისტორს), ანუ წინაღობას რომლის სიდიდე იცვლება მასზე სინათლის ზემოქმედებით. დავარქვათ მას პირობითად ფრ. სიბნელეში მისი წინაღობა მაქსიმალურია, ხოლო მასზე სინათლის სხივის ანუ ფოტონების მოხვედრის შედეგად მისი წინაღობა მცირდება. ფრ–ის შემცველი სენსორიდან მიღებული სიგნალის სიდიდის მიხედვით შეგვიძლია ვიმსჯელოთ თუ სინათლის რა რაოდენობა ეცემა მას. ამ პროექტში გამოყენებული პიეზო ელემენტი გამოსცემს ფრ–ზე დაცემული სინათლის ნაკადით მართულ ხმოვან სიგნალს.

დაგვჭირდება:

პიეზო დინამიკი  (ან პიეზო დისკი) soiwoekw

ორკონტაქტიანი ტერმინალი             sfjwerf;;wre

ფოტო წინაღობა (1kΩ10kΩ)             lksjslkfj;werf

10kΩ წინაღობა                   lskjfwlekf

სქემის აწყობა.

როგორც ყოველთვის, გამოვაძროთ არდუინოდან USB კაბელი და ავაწყოთ ქვემოთ მოყვანილი სქემა.

ewjf;welkf;qwkf

სურ. 4-4. სქემა მე-14-ე პროექტისთვის – სინათლის სენსორი

ფრ–ს პოლარობა არ აქვს, ამიტომ სქემაში მისი ჩართვა უბრალო წინაღობის მსგავსია.

პროგრამული კოდი.

// Project 14 - სინათლის სენსორი
// პიეზო ელემენტი მიერთებულია მერვე გამომყვანზე (Pin 8)
int piezoPin = 8;
// ფრ მიერთებული №0 ანალოგურ გამომყვანზე (Aalog Pin 0)
int ldrPin = 0; 
int ldrValue = 0; // ფრ–დან მიღებული საწყისი სიდიდე
void setup() {
 // ცარიელია
}
void loop() {
  // ფრ–დან რაღაც მნიშვნელობის მიღება 
  ldrValue = analogRead(ldrPin); 
  // პიეზო ელემენტი გამოსცემს 1000ჰც სიხშირის ტონს
  tone(piezoPin,1000); 
  delay(25); // დალოდება 25 მილიწამით
  noTone(piezoPin); // ტონის შეწყვეტა
  delay(ldrValue); //ldrValue–ს ტოლი მილიწამით დაყოვნება
} 

არდუინოში ჩატვირთვის და პროგრამის გაშვების შემდეგ გავიგონებთ მოკლე ხმოვან სიგნალებს. ამ სიგნალებს შორის დაყოვნება მით მეტია რაც უფრო ნაკლები სინათლე ეცემა ფრ–ს და პირიქით: დაყოვნება ნაკლებია რაც მეტია სინათლის ნაკადი. შეგიძლიათ ფრ ამოძრაოთ სხვადასხვა მიმართულებით მასზე მირჩილული გრძელი მავთულების საშუალებით.

ამ გაკვეთლის პროგრამული კოდი საკმაოდ მარტივია და ადვილად გასარჩევი. ამიტომ პრდაპირ

გადავიდეთ სქემის განხილვაზე და ძალიან მოკლედ გავეცნოთ ფოტო რეზისტორის მუშაობას და დამატებითი წინაღობის დანიშნულებას.

სქემის განხილვა.

ფოტო რეზიტორებს ამზადებენ კადმიუმ–სულფატის ფოტომგძნობიარე შენაერთისაგან ( CdS: Cadmium-Sulfide) და მათ აქვთ სხვადასხვა წინაღობა.

oiegjtwejf[we

სხვა და სხვა კონსტრუქციისის ფოტო რეზიტორები.

კონსტრუქციულად ფრ–ის გამომყვანები მიერთებული ელექტროდებთან, მათ შორის ზიგზაგურად დატანილია ფოტომგძნობიარე მასალა და ზემოდან დაცულია გამჭვირვალე პლასტიკით.

ფოტომგძნობიარე მასალზე სინათლის მოხვედრის შედეგად მისი წინაღობა ეცემა და მასში გამავალი დენის სიდიდე მატულობს.

დამატებითი წინაღობის დანიშნულების გასარკვევად განვიხილოთ ორი რეზისტორისაგა შედგენილი უმარტივესი ძაბის დამყოფი. მისი საშუალებით შესაძლებელია სქემის რომელიმე ნაწილში შეცირებული ძაბვის მიწოდება

ამ გაკვეთილში გამოყენებულია მუდმივი 10kΩ სიდიდის წინაღობა და ცვლადი წინაღობა ფრ–ის სახით. ძაბვის დამყოფის სტანდარტული სქემა მოცემული ქვემოთ.

pgjsd[fjvsv

როგორც ნახაზიდან ჩანს, შემავალი ძაბვა(Vin) მოდებულია ორივე წინაღობაზე. ერთ რომელიმე წინაღობაზე მოსული, ანუ დაყოფილი ძაბვა კი იქნება ნაკლები და მას პირობითად დავარქვათ გამომავალი ძაბვა (Vout). ამ გამომავალი ძაბვის გამოსათვლელი ფორმულა ასეთია:
Vout = (R2/(R2+R1))x Vin

მაგ. თუ R1=R2=100Ω (ანუ =0.1kΩ) და შემავალი ძაბვა Vin=5ვ, მაშინ გამომავალი ძაბვა იქნება:

Vout= (0.1/(0.1+0.1))X5 = 2.5

თუ R1=R2=470Ω მაშინ:

 

Vout= (0.47/(0.47+0.47))X5 = 2.5ვ

იმ შემთხვევაში თუ R1=1kΩ და R2=500Ω მაშინ:

Vout= (0.5/(0.5+1))X5 = 1.66ვ

თუ R1=1kΩ და R2=2kΩ მაშინ

Vout= (2/(2+1))X5 = 3.33ვ

ძაბვის გამყოფისათვის მნიშვნელოვანია წინაღობების სიდიდე, მაგრამ გაცილებით მნიშვნელოვანია მათ შორის თანაფარდობა.

რადგან ჩვენს სქემაში გამოყენებულია მუდმივი 10kΩ წინაღობა და ფრ რომლის წინაღობა იცვლება 10kΩდან (სრული დაბნელება) 1kΩ–მდე (მაქსიმალური განათება), მაშინ გამომავალი ძაბვა და მისი შესაბამისი განათებულობის მნიშვნელობები მოცემულია ქვემოთ მოყვანილ ცხრილში.

R1

R2 (ფრ)

გამომავალი ძაბვა Vout

განათებულობა

10kΩ

100kΩ

4.54

სიბნელე

10kΩ

73kΩ

4.39

25%

10kΩ

45kΩ

4.09

50%

10kΩ

28kΩ

3.68

75%

10kΩ

10kΩ

2.5

მაქს. სიკაშკაშე