Sensor de Luminosidade com LDR - Parte 1

Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);



Olá! a todos,

Neste post vamos aprender a trabalhar com o sensoreamento de LUZ, teremos uma grande quantidade de material para nos aprofundarmos , e no futuro fazer um projeto maior que é o ROBOT Seguidor de Linha.

Bom estudo!

Texto traduzido de http://www.ladyada.net/learn/sensors/cds.html, visitem!


LDR(Light Dependent Resistor)

Fotocélulas são sensores que permitem detectar a luz.
Eles são pequenos, de baixo custo, baixa potência, fácil de usar e não se desgastam.
Por esse motivo, muitas vezes aparecem em brinquedos, aparelhos e equipamentos.
Eles muitas vezes são referidos como células de CdS (eles são feitos de sulfato de cádmio).
São componentes cuja resistência é dependentes da luz incidentes (LDR), as chamadas fotorresistências ou  fotocélulas.

Então:
Fotocélulas são basicamente um resistor que muda seu valor de resistência (em ohms O) dependendo da quantidade de luz está brilhando sobre a sua face. Estes tipos de componentes de baixo custo são muitas vezes um pouco impreciso. Cada sensor de célula fotoelétrica actuará um pouco diferente do que o outro, mesmo se forem do mesmo lote.
As variações podem ser muito grande, 50% ou superior! Por esta razão, não devem ser utilizados para tentar determinar os níveis de luz precisos em lux ou millicandela. Em vez disso, você pode esperar apenas ser capaz de determinar mudanças básicas de luz.

Para a maioria dos projetos onde se necessita saber somente se temos "luz" ou "escuridão", ou se há algo na frente do sensor (que bloqueiam a luz), ou se há algo interrompendo um feixe de laser (os chamdos break-beam sensores), ou em alguns projetos saber dentre qual dos múltiplos sensores tem a luz mais forte; as fotocélulas pode ser uma boa escolha!

Como medir Luminosidade, usando um LDR

Como já dissemos, as mudanças de resistência em uma fotocélula depende de quanto ela está iluminada.
Quando a sua face esta no escuro, o sensor se parece com uma resistência muito grande de até 10MO, conforme aumenta-se o nível de luz, a resistência cai.
O gráfico abaixo indica aproximadamente a resistência do sensor a diferentes níveis de luz. Usar somente como um guia, pois cada fotocélula tem um comportamento e resistências diferentes!

Note-se que o gráfico não é linear, o gráfico é um log-log!

Fotocélulas, particularmente as células comuns CdS que você é provável encontrar, não são sensíveis a toda a luz. Em particular, eles tendem a ser sensíveis à luz entre 700nm (vermelho) e da luz 500nm (verde).

Muitos Datasheets usam o "lux" para indicar a resistência a certos níveis de luz.

Iluminância	Examplo
0.002 lux	Luar  numa noite de céu claro
0.2 lux	Design minimo para luz de emergencia (AS2293).
0.27 - 1 lux	Noite Limpa de lua cheia
3.4 lux	Limite de iluminação civil c/ céu limpo
50 lux	sala de estar familiar
80 lux	banheiro / entrada da casa
100 lux	dia nublado escuro
300 - 500 lux	nascer do sol ou por do sol em dia claro / escritório bem iluminado
1,000 lux	dia nublado, iluminação de estúdio de TV
10,000 - 25,000 lux	plena luz do dia (indiretamente para o sol)
32,000 - 130,000 lux	plena luz do dia (diretamente para o sol)

A maneira mais fácil de determinar se uma fotocélula esta funcinando é conectar um multímetro em seus terminais e medir a sua resistência com ela iluminada e sem iluminação. Apenas certifique-se de verificar que  as fotocélulas tem resistência entre 1MO e 1kO.

Devido fotocélulas serem basicamente resistências, elas não são polarizada. Isso significa que você pode conectá-los com os pinos independentes de polaridade positiva/negativa no circuito.

Medida com o LDR iluminado

Medida com o LDR sem iluminação

Como conectar seua fotocélula?

A maneira mais fácil de ligar  um sensor resistivo é conectar um terminal ao VCC e outro para um resistor de pull-down para o GND . Em seguida, o ponto situado entre a resistência de pulldown fixo e a fotocélula  é ligado à entrada analógica de um microcontrolador, tais como um Arduino.

Esquema de conexão

Diagrama Filiar

Para este exemplo estamos mostrando o uso de uma fonte de 5V, mas note que você pode usar também com uma fonte de 3.3V facilmente. Nesta configuração as gamas de tensão de leitura são de 0V (terra) a cerca de 5V (ou aproximadamente o mesmo que a tensão de alimentação).

A forma como isto funciona é que, como a resistência das fotocélulas diminue, a resistência total da célula foto-eléctrica e o resistor pulldown diminui a partir de 600KO para 10KO. Isso significa que a corrente que flui através de ambos os resistores, que por sua vez faz com que a tensão através do resistor fixo 10KO  aumente.

Luz ambiente como...	Ambient light (lux)	Photocell resistance (O)	LDR + R (O)	Current thru LDR +R	Voltage across R
Corredor	0.1 lux	600KO	610 KO	0.008 mA	0.1 V
Luar	1 lux	70 KO	80 KO	0.07 mA	0.6 V
Quarto escuro	10 lux	10 KO	20 KO	0.25 mA	2.5 V
Dia encoberto, quarto brilhante	100 lux	1.5 KO	11.5 KO	0.43 mA	4.3 V
Dia nublado	1000 lux	300 O	10.03 KO	0.5 mA	5V

Esta tabela indica que a tensão aproximada com base no sensor de luz / resistência / uma fonte de 5V e resistor pulldown 10KO.

Se você está planejando para que o sensor em uma área brilhante e usar um pulldown 10KO, ele vai rapidamente saturar. Isso significa que ele vai bater o "teto" de 5V e não ser capaz de diferenciar entre meio brilhante e muito brilhante. Nesse caso, você deve substituir o suspenso 10KO com um pulldown 1k. Nesse caso, não será capaz de detectar diferenças de nível escuro, bem mas será capaz de detectar diferenças de luz brilhante melhor. Esta é uma compensação que você terá que decidir!

Ambient light like…	Ambient light (lux)	Photocell resistance (O)	LDR + R (O)	Current thru LDR+R	Voltage across R
Moonlit night	1 lux	70 KO	71 KO	0.07 mA	0.1 V
Dark room	10 lux	10 KO	11 KO	0.45 mA	0.5 V
Dark overcast day / Bright room	100 lux	1.5 KO	2.5 KO	2 mA	2.0 V
Overcast day	1000 lux	300 O	1.3 KO	3.8 mA	3.8 V
Full daylight	10,000 lux	100 O	1.1 KO	4.5 mA	4.5 V

Esta tabela indica que a tensão aproximada analógico com base no sensor de luz / resistência w / uma fonte de 5V e uma resistência de 1K pulldown

Note-se que o nosso método não proporciona tensão linear relativamente ao brilho! À medida que aumenta o nível de luz, a tensão analógica sobe muito embora a resistência cai:

Vo = Vcc (R / (R + Fotocélula))

Isto é, a tensão é proporcional ao inverso da resistência da célula fotoeléctrica, que é, por sua vez, inversamente proporcional aos níveis de luz.

Bom! espero que toda esta teoria possa ajudar a compreender melhor o uso deste tipo de sensor.

No próximo post veremos a parte prática, então até lá!

Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com