Sensori di luce


Semplici sensori di luce

sensor lightSe si usano gli ingressi a bassa perdita (3, 4, 5 e 6 sul Master – vedi questa sezione ) è possibile rilevare con precisione quantità di luce molto basse. Con i fotodiodi BPW34 si possono rilevare intensità luminose da 20 lux e oltre (resist. di carico 50 Kohm; corrente di perdita +/-100nA). Con i fototransistori FPT100A si possono rilevare intensità fino a circa 1 lux (resist. di carico 50 Kohm; corrente di perdita +/-100nA). Per misurare le illuminazioni presenti in un ambiente di lavoro normale si consiglia di usare il componente FPT100 con resistore da 10 Kohm. Se si effettua una taratura iniziale e si usano le variazioni rispetto al valore di taratura, è possibile rilevare cambiamenti di luce anche molto piccoli (invisibili all’occhio umano)

Scale ottenibili con diverse combinazioni di resistori, fotodiodi e foto-transistori

Resistore
BPW34
risoluzione
(lux)
BPW34
fondoscala
(lux) 
FPT100
risoluzione
(lux) 
FPT100
fondoscala
(lux) 
50 Kohm
2
20 000
0.1
1 000
10 Kohm
10
100 000
0.5
5 000
1 Kohm
100
1 000 000
5
50 000
500 ohm
200
2 000 000
10
100 000


Valori di illuminazione di riferimento

Sole a mezzogiorno 100.000 lux
Tavola operatoria 10.000 lux
Ufficio da 500 lux a 2.000 lux
Galleria d’arte da 100 lux a 500 lux
Luna piena 1 lux


Fototransistori

Gli FPT100 del paragrafo precedente sono vecchiotti. Tra i modelli recenti, i migliori per usi generali sono i TEPT4400, TEPT 5600 e TEPT5700. Costano poco (meno di mezzo Euro da Mouser) e hanno una lente che mette a fuoco il fascio. Inoltre sono sensibili anche alla luce blu, hanno una risposta molto simile a quella dell’occhio umano e sono molto sensibili.

  • I TEPT4440 hanno un diametro di 3 mm, un fascio di 30 gradi e danno circa 2 uA per LUX
  • I TEPT5600 hanno un diametro di 5 mm, un fascio di 20 gradi e danno circa 3 uA per LUX
  • I TEPT5700 hanno un diametro di 3 mm, un fascio di 50 gradi e danno circa 1 uA per LUX
Risoluzione 
(lux) 
Fondoscala
(lux)
TEPT4400 (resistore approssimativo)
TEPT5600 (resistore approssimativo)
TEPT5700
(resistore approssimativo)
0.001
10
120 Kohm
100 Kohm
 300 Kohm
0.01
100
12 Kohm
10 Kohm
30 Kohm
0.1
1 000
 1.2 Kohm
1 Kohm
3 Kohm
0.5
5 000
 240 ohm
 200 ohm
  600 ohm

Questi fototransistor danno molta corrente con poca luce per cui non possono misurare oltre i 5000 lux.  Meglio limitarsi a 1000 lux, perché oltre le misure diventano poco lineari. Poco male, se proprio si devono misurare luci forti, basta aggiungere un filtro grigio o misurare la luce riflessa su una superficie grigia o attraverso un piccolo foro.

Questi fototransistor possono dare una corrente così forte da superare la capacità dei PIN di input (massimo 3.6 Volt e 100 uA). Non si rompe nulla ma potrebbe accadere che, illuminandoli fortemente, il microcontrollore vada in errore. Il risultato è che si blocca la comunicazione USB. Se succede questo aggiungere un resistore da 10 a 100k, in serie al filo del segnale che va al pin di input. Il filo da interrompere è quello giallo (o bianco) e va interrotto vicino al PIN di input. Altre informazioni qui: technical/communications


Moduli premontati

Questo modulo misura da 1 lux (luce della luna) a 1000 lux (illuminazione di uno studio televisivo)

Il valore di uscita è facilmente interpretabile grazie al fondo scala tarato in lux, quindi un valore di 123.4 vuole dire, semplicemente, 123.4 lux. I valori misurati sono stabili, precisi e indipendenti dalle variazioni della tensione di alimentazione (non ratiometric)

La disposizione dei fili sul connettore segue lo standard del sistema Theremino:

Segnale --- filo giallo
 +5V ------- filo rosso
 GND ------ filo nero o marrone

–

ATTENZIONE: Se si alimenta questo modulo con 5 Volt, quando si superano i 660 Lux la tensione di uscita supera i 3.3Volt accettabili dai Pin di input del sistema Theremino. Per evitare disturbi alla comunicazione USB è quindi necessario aggiungere un resistore da 100k vicino al Pin di input (tagliare il filo giallo e interporre il resistore a non più di qualche centimetro dal Master). Altre informazioni qui: technical/communications

Questo modulo è reperibile, per pochi euro, presso vari rivenditori in Internet. Cercare “1127 precision-light-sensor”

Qui si può scaricare il suo data-sheet:
www.phidgets.com/documentation/Phidgets/1127_0_Product_Manual.pdf


Sensori di luce digitali

Per misurare l’illuminazione con maggiore precisione è necessario usare sensori di tipo digitale, si consiglia il modello TSL235R reperibile per pochi euro presso RobotItaly e altri rivenditori.

devices fiveLa tensione di alimentazione, da 4.5  a 5.5 volt, e la disposizione dei collegamenti sono gli stessi dei connettori del sistema Theremino (Gnd-Marrone/Vdd-Rosso/Out-Giallo) per cui questo sensore può essere connesso direttamente con i cavetti standard. Per misurare illuminazioni basse si può usare il tipo di pin “Counter” che è disponibile su tutti i pin. Per misurare fino alla massima illuminazione (1k uW/cmq) si deve usare il tipo di pin “Fast_Counter” presente su uno dei Pin del Master da 1 a 10. oppure sul pin 8 degli slave “Servo” o sul pin 7 degli slave “Generic”.

Il conteggio progressivo deve poi essere trasformato in frequenza, abilitando la apposita casella, e mediato nel tempo, abbassando il valore “Velocità di risposta” ad un valore abbastanza basso (di solito da 10 a 30). Per stabilizzare ulteriormente il valore misurato si potrebbe anche premere il pulsante “Velocità di risposta”.


Fotoresistori

I fotoresistori si connettono tra massa e segnale (i due estremi del connettore) lasciando libero il filo centrale che porta la alimentazione. Come tipo di Pin si sceglie Res_8 o Res_16 che è disponibile su quasi tutti i pin degli slave. Per misurare illuminazioni molto basse è bene scegliere il fotoresistore tra i modelli con resistenza più bassa, esistono fotoresistori che permettono di misurare fino a pochi lux ma potrebbero essere un poco grandi e, a volte, costosi. Se non si dovesse trovare un fotoresistore con resistenza inferiore ai 50 Khm alle illuminazioni più basse che si intendono misurare allora è meglio usare i Fotodiodi, i FotoTransistori o il TSL235 delle pagine precedenti.

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