ΙΣΤΟΤΟΠΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΑΓΩΓΗ
ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑΣ
ΕΜΠΝΕΟΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΜΑΘΗΤΕΣ ΤΗΣ ΔΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ
Ανάλυση της λειτουργίας ενός αισθητήρα φωτός (LDR) με φυσική λυκείου (φυσική γενικής παιδείας Β΄λυκείου)
του Σεβδυνίδη Μιχάλη
Στο project Φωτοβολταϊκός Ηλιοστάτης του μενού ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ&ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ χρησιμοποιούνται τρεις αισθητήρες φωτός, που στην πραγματικότητα είναι φωτοαντιστάσεις. Δηλαδή μεταβλητές αντιστάσεις που το μέτρο της αντίστασης μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα με το φως που δέχονται. Ο μικροελεγκτής arduino «μετράει» την μεταβολή αυτής της αντίστασης και αντιδρά ανάλογα με το πως τον έχουμε προγραμματίσει. Στη συνέχεια θα δείτε την απλή λειτουργία του κυκλώματος που απαιτείται να υπάρχει, ώστε το arduino να πάρει μια μέτρηση που θα δείχνει τη μεταβολή της αντίστασης και θα αντιστοιχίζεται με την αλλαγή της έντασης του φωτός. Στην παρακάτω εικόνα βλέπετε την συνδεσμολογία ενός LDR με έναν μικροελεγκτή arduino.
Από την παραπάνω εικόνα με το πραγματικό κύκλωμα μπορούμε να κάνουμε το κύκλωμα του διπλανού σχήματος, που μοιάζει με αυτά που συναντούν οι μαθητές στο σχολικό τους βιβλίο.
Το arduino παρέχει σταθερά 5V στο κύκλωμα και το LDR ως μεταβλητή με το φως αντίσταση, προκαλεί αλλαγή στην ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κλειστό κύκλωμα άρα και την αντίσταση των 10Κ. 'Ετσι η μέτρηση από το arduino της τάσης στα άκρα του αντιστάτη 10Κ δίνει έμμεσα την ένδειξη του φωτός που πέφτει στο LDR!
Αν αναλύσουμε με απλή φυσική το κύκλωμα (νόμος του Ohm) προκύπτει
ότι η ένταση του ρεύματος που το διαρρέει είναι I =Vcc/(R + Rp)
όπου Vcc είναι τα 5V που παρέχει το arduino R=10K και Rp = αντίσταση του LDR κάθε στιγμή.
Έτσι τελικά η τάση που μετράει το arduino (στην αναλογική είσοδο 1 της πρώτης εικόνας)
σχετίζεται με την εκάστοτε αντίσταση που παρουσιάζει το LDR με την εξίσωση
Va = I R = ( Vcc R) / (R+Rp)