Controllo di attuatori lineari con una resistenza dipendente dalla luce

Resistori dipendenti dalla luce

I resistori dipendenti dalla luce (LDR), o fotoresistori, sono resistori variabili il cui valore di resistenza cambia in base alla quantità di luce rilevata dall'elemento fotoelettrico. In generale, maggiore è la quantità di luce che viene irradiata sulla fotoresistenza, minore è il valore di resistenza della fotoresistenza [1]. Questo può essere molto utile poiché questo valore di resistenza variabile può essere letto come un'indicazione della quantità di luce presente e utilizzata da a microcontrollore per eseguire un'azione corrispondente. Gli LDR si trovano spesso come elementi economici e di base, come di seguito, ma è anche possibile trovare sensori di luce progettati specificamente per rilevare la luce solare o la luce UV. A seconda del sensore scelto, potrebbe essere necessario consultare la sua scheda tecnica per vedere come collegarlo al microcontrollore.

Fotoresistenza

I fotoresistori sono sensori ottici?

La risposta breve è sì, le fotoresistenze sono sensori ottici. Ma non tutti i sensori ottici funzionano come fotoresistenze. I sensori ottici sono una famiglia di sensori che utilizza la luce in vari modi. Alcuni sensori ottici utilizzano la luce per rilevare la presenza di un oggetto o addirittura utilizzati feedback negli attuatori lineari, mentre le fotoresistenze danno un'indicazione di quanta luce è presente. Quando si cerca un sensore di rilevamento della luce, è importante conoscere la distinzione tra fotoresistenze e altri sensori ottici.

 Sensore ottico in un attuatore lineare

Potenziali casi d'uso con attuatori lineari

Gli LDR possono essere utilizzati insieme a attuatori lineari per due scopi fondamentali; il primo è far reagire l'attuatore quando c'è troppa luce e l'altro è far muovere l'attuatore per massimizzare la quantità di luce vista dall'LDR. Il primo caso d'uso è utile per le applicazioni in cui si desidera ridurre al minimo la quantità di luce, come proteggere le piante sensibili alla luce o automatizzare una tettoia su un patio o un portico. Il secondo caso d'uso è utile in applicazioni come i pannelli solari in cui si cerca di posizionarli per massimizzare la quantità di luce vista dai pannelli.

Pannelli solari

Utilizzo di un LDR per controllare un attuatore lineare

Fortunatamente, il feedback dell'LDR non cambierà in base a entrambi i casi d'uso, quindi il collegamento e la lettura del feedback dall'LDR possono essere implementati in modo identico. Per configurare la fotoresistenza, è sufficiente collegare il lato positivo della fotoresistenza a un alimentatore appropriato e il lato negativo a un pin analogico di un microcontrollore, come un Arduino, per leggere l'output. Dovrai anche collegare un resistore, che è collegato a terra, al lato di uscita della fotoresistenza, come mostrato di seguito, per proteggere i pin analogici del microcontrollore.

 Fotoresistenza collegata a un Arduino

 

È possibile pilotare l'attuatore lineare con il microcontrollore utilizzando una coppia di relè o utilizzando un file driver del motore. Per vedere come farlo, puoi controllare il nostro blog su Come controllare un attuatore lineare con un Arduino. Il posizionamento del sensore LDR dipenderà dal tuo caso d'uso; se stai cercando di proteggere un'area dalla luce, ti servirà l'LDR con qualunque cosa tu stia cercando di proteggere, ma se vuoi massimizzare l'esposizione alla luce, avrai bisogno del sensore per muoversi con l'oggetto che stai esponendo al luce. Per leggere il feedback dall'LDR in entrambi i casi sarà identico in quanto si legge semplicemente la tensione analogica dal lato di uscita del sensore.

Il modo in cui utilizzi questo feedback per controllare il tuo attuatore lineare varia in base all'applicazione e al caso d'uso. Per il primo caso d'uso in cui si riduce al minimo l'esposizione alla luce, è possibile guidare l'attuatore lineare in una posizione nota se viene rilevata una certa quantità di luce oppure è possibile guidare l'attuatore lineare finché la fotoresistenza non rileva una quantità di luce inferiore. Il primo è mostrato nell'esempio di codice riportato di seguito. Sebbene questa sia un'implementazione di base, puoi realizzare soluzioni molto più creative utilizzando questa soluzione come punto di partenza. Ad esempio, è possibile posizionare un'ombra su una pianta sensibile alla luce solo durante le ore diurne di punta e solo quando c'è il sole. Utilizzando la fotoresistenza, è stato possibile determinare se c'era abbastanza sole da dover spostare l'attuatore e posizionare l'ombra.

Nel secondo caso d'uso in cui si massimizza l'esposizione alla luce, sarà necessario determinare quale posizione massimizza la luce esposta all'LDR. Per fare ciò in modo efficace, dovrai utilizzare un file attuatore lineare a feedback per tracciare la posizione dell'attuatore. È possibile trovare guide su come utilizzare le diverse opzioni di feedback per gli attuatori lineari sul nostro pagina del tutorial. L'esempio di codice riportato di seguito mostra come eseguire questa operazione utilizzando un file attuatore lineare feedback potenziometro. È sufficiente tenere traccia del valore di resistenza più basso dall'LDR, che è il valore di tensione più alto, e la posizione corrispondente dell'attuatore. Dovrai prima estendere l'attuatore alla lunghezza massima e poi ritrarlo per misurare l'uscita LDR su tutta la lunghezza dell'attuatore. Una volta che l'attuatore si è spostato per tutta la sua portata, ci si sposta semplicemente nella posizione che aveva l'uscita corrispondente più alta dall'LDR. Per implementarlo praticamente, probabilmente vorrai eseguire il codice seguente su un timer per trovare periodicamente una nuova posizione durante il giorno.

Ci sono molti modi creativi per utilizzare le fotoresistenze con attuatori lineari e ci piacerebbe vedere cosa hai fatto. Con Firgelli Automation's ampia selezione di attuatori lineari e accessori, puoi rendere il tuo prossimo progetto a luce controllata un gioco da ragazzi.

Riferimenti:

  1. Note sull'elettronica. Resistore dipendente dalla luce LDR: fotoresistenza. Recuperato da: https://www.electronics-notes.com/articles/electronic_components/resistors/light-dependent-resistor-ldr.php

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