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Arduino Dämmerungsschalter
09. 12. 2018
Arduino
In den Wintermonaten, wo es sehr früh dunkel wird, spielen Dämmerungssensoren eine größere Rolle. Sie steuern das automatische Licht beim Auto, Straßenlaternen, Lichterketten in der Weihnachtszeit oder auch die Beleuchtung im Garten. Die einfachen Dämmerungsschalter arbeiten mit einem einfachen Fotowiderstand. Dieser ändert je nach Helligkeit den Widerstand. Arduino dämmerungsschalter mit hysterese 3. In unserem Aufbau funktioniert dieser Sensor technisch gesehen gleich wie ein Potentiometer. Über das Arduino Board kann in der Software ein bestimmter Punkt definiert werden, ab dem das Board einen digitalen Ausgang einschalten soll. Diese Lösung ist sicherlich nicht die effizienteste, da ein Dämmerungsschalter mit einigen wenigen Bauteilen auch ohne Mikrocontroller gebaut werden kann. Für einen Anfänger ist dieser Weg jedoch sicherlich der einfachste für ein derartiges Projekt. Elektrischer Aufbau
Der Fotowiderstand wird auf der einen Seite mit 5 Volt versorgt und in Serie mit einem 10K Ohm widerstand verbunden.
- Arduino dämmerungsschalter mit hysterese 6
- Arduino dämmerungsschalter mit hysterese 3
- Arduino dämmerungsschalter mit hysterese 2
Arduino Dämmerungsschalter Mit Hysterese 6
Fertig ist das digitale Signal. IN- ist kleiner als IN+ → V OUT = V PU
IN- ist größer als IN+ → V OUT = 0 V
Elektrische Eigenschaften
Bei einfacher Spannungsversorgung des LM393 kann die Versorgungsspannung 2 bis 36 Volt betragen, bei doppelter Spannungsversorgung 1 bis 18 Volt:
Links: einfache Spannungsversorgung, rechts: doppelte Spannungsversorgung
Ist OUT offen, dient der LM393 als Stromsenke. Der maximale Strom sollte dabei 16 Milliampere nicht überschreiten. Ihr könnt also eine LED dranhängen, mehr aber nicht. Der LM393 verbraucht ca. 0. 4 mA. Weitere Angaben findet ihr im Datenblatt. Wo bekomme ich den LM393 her? Der LM393 ist ein Bauteil, das praktisch in allen (Elektronik-) Online-Shops erhältlich ist. Dämmerungsschalter mit 2 Einstellungpunkten?. Bei Conrad, Reichelt und Co bekommt ihr ihn für 20 bis 30 Cent das Stück, müsst aber die Versandgebühren beachten. Bei ebay und Amazon ist es da manchmal insgesamt günstiger, aber man sollte schauen, wo die Teile herkommen. Aus China dauert es meist ein paar Wochen. Es gibt den LM393 in verschiedenen Bauformen, z.
Arduino Dämmerungsschalter Mit Hysterese 3
Dieser Widerstand ist wiederum mit der Masse verbunden. In der Mitte zwischen diesem Bauteilen, wird der analoge Eingang (A0) vom Arduino Board verbunden. Je nach Helligkeit hat der Fotowiderstand einen anderen Wert, der am Arduino Board als eine Spannung zwischen 0 und 5 Volt erkannt wird. In der Software steht dieser Wert in 1024 Schritten zur Verfügung. Am analogen Ausgang (D2) wird die LED angeschlossen, die in Serie mit einem 220 Ohm Widerstand geschaltet ist. Die Software
Die Software liest den analogen Spannungswert ein. Arduino dämmerungsschalter mit hysterese 6. Unser Codebeispiel wandelt den wert von 0-1023 in 0-100 Prozent um. Man kann dadurch die gemessene Helligkeit auf einer Skala von 0 bis 100 Prozent sehen. Dies hat den Vorteil, dass man den Schwellwert leichter definieren kann. Bei einer Helligkeit von weniger als 70 Prozent, wird der digitale Ausgang eingeschaltet. Darüber wird der digitale Ausgang ausgeschaltet. Zusätzlich wird der aktuelle Status im Serial Monitor ausgegeben. Arduino Code: //More Information at: int ldrPin = A0; //Define analog input pin
int ledPin = 2; //Define LED pin
int switchpoint = 70; //Turn ouptut under 70% on
int ldrValue = 0;
void setup() {
(9600);
pinMode(ledPin, OUTPUT);}
void loop() {
ldrValue = analogRead(ldrPin) / 10.
Arduino Dämmerungsschalter Mit Hysterese 2
Über den Beitrag
Versch. Sensormodule für Vibration, Licht, Wärme (Flame), Lautstärke, Hindernis
Was haben die oben abgebildeten Sensormodule gemein? Der Beitragstitel verrät es ja schon: einen LM393. Darüber hinaus besitzen alle Module einen digitalen Ausgang, obwohl die zugrunde liegenden Sensoren analoger Art sind. Und zu guter Letzt haben alle Sensoren ein Poti, mit dem sich das analoge Limit einstellen lässt, bei dem der digitale Ausgang schaltet. In diesem Beitrag möchte ich erklären, wie das funktioniert und wie ihr selbst mit einem LM393 analoge Sensoren digital nutzen könnt. Wozu digital statt analog? Arduino Dämmerungsschalter. Stellt euch vor, ihr wollt ein analoges Signal auslesen und bei einem bestimmten Limit soll eine Aktion erfolgen. Zum Beispiel messt ihr bei einer Lichtschranke über einen LDR (Fotowiderstand) die Helligkeit. Wird ein bestimmter Wert unterschritten, soll ein Alarm ausgelöst werden. Ihr könntet das analoge Signal natürlich mit einem analogRead auslesen. Das hat aber einige Nachteile:
Ihr müsst permanent auslesen, damit euch kein Ereignis verloren geht.
Das wiederum kann problematisch sein, wenn zwischendurch noch andere Aufgaben zu erledigen sind. Ein analogRead ist eine vergleichsweise langsame Angelegenheit. Ca. 100 µs werden dafür am Arduino UNO benötigt. Ein digitalRead ist fast fünfzigmal schneller und ein direktes Auslesen des Port Input Registers PIN x sogar ca. dreihundertfünfzigmal schneller. Nehmt ihr das digitale Signal über einen Interruptpin entgegen, könnt ihr den Microcontroller zwischendurch auch schlafen schicken (siehe mein Beitrag über Sleep Modes). Mit der analogRead Lösung geht das nicht. Eigenschaften des LM393
LM393 – links: Pinnummerierung, rechts: schematischer Aufbau
Der LM393 besitzt zwei voneinander unabhängige Komparatoren. Arduino dämmerungsschalter mit hysterese 2. Die Komparatoren haben jeweils zwei Eingänge (IN- und IN+) und einen Ausgang (OUT). Wie der Name vermuten lässt, vergleicht der Komparator etwas, und zwar die Spannungen an IN- und IN+. An OUT sitzt ein Transistor, dessen Zustand vom Verhältnis der Spannungen abhängt:
IN- ist kleiner als IN+ → OUT ist geschlossen
IN- ist größer als IN+ → OUT ist offen (Open Collector)
Hängt man einen Pull-Up Widerstand mit der Spannung V PU an OUT, wechselt die Polarität zwischen 0 und V PU.
Dämmerungsschalter reagieren auf die Umgebungshelligkeit. Sinkt diese unter eine bestimmte Schwelle, wird ein Stromkreis geschlossen, der beispielsweise eine Lampe einschaltet. Dieses Prinzip machen sich auch Solarleuchten für den Garten zunutze. Den hier gezeigten Dämmerungsschalter kann man für unter 5 € Materialkosten selbst bauen. Schaltplan für einen einfachen Dämmerungsschalter
Der Kern des Schalters ist ein LDR (" Light Dependent Resistor", lichtabhängiger Widerstand). Dessen Wert verringert sich bei zunehmender Helligkeit. Der Schaltplan zeigt des Weiteren einen Transistor. Dämmerschalter - Deutsch - Arduino Forum. Dieser hat seine Basis zwischen einem Festwiderstand von 1 kΩ und dem LDR. Ist es hell, hat der LDR einen geringen Widerstand und der Strom fließt durch den äußeren Stromkreis. Wird es aber dunkel, vergrößert sich der Widerstand des LDR. Es liegt nun eine größere Spannung an der Basis des Transistors an, was zur Folge hat, dass er durchschaltet und die LED zum Leuchten bringt. Schaltplan für einen erweiterten Dämmerungsschalter
Mit einem zweiten Transistor kann die Empfindlichkeit des Dämmerungsschalters erhöht werden.