Iniziare da zero con il kit Arduino: semplici applicazioni con la fotoresistenza

Arduino con il suo Kit può essere una fonte di idee e spunti per svariati progetti. In questa ultima puntata del corso presentiamo alcune semplici applicazioni e idee che utilizzano la luce rilevata da una fotoresistenza, per innescare diverse tipologie di eventi.

Introduzione

La fotoresistenza è un componente passivo estremamente semplice ma molto utile. E' una specie di resistenza, il cui valore ohmico non è sempre lo stesso ma varia in funzione della quantità di luce che la colpisce. E', dunque, un resistore variabile alla radiazione luminosa. Più è forte l'illuminazione che essa riceve e più basso sarà il suo valore resistivo, espresso in ohm, come visibile in figura 1. Tale grafico, tuttavia, afferma che, anche in presenza di fortissima luce, la fotoresistenza presenta un'impedenza alquanto elevata. Essa, dunque, non è idonea ad attivare e comandare direttamente un grosso carico.

 

Figura 1: Andamento del valore ohmico di una tipica fotoresistenza al variare della luce.

Figura 1: andamento del valore ohmico di una tipica fotoresistenza al variare della luce.

Sul mercato esistono diverse tipologie di fotoresistenze, differenti tra loro soprattutto per l'intervallo ohmico del componente, in diverse condizioni di luce ambientale. La figura 2 mostra una fotoresistenza standard.

Quella del kit di Arduino, dopo una misurazione preliminare, presenta le seguenti caratteristiche:

  • Al buio totale: > 30000 ohm;
  • Nella luce ambientale: circa 4000 ohm;
  • Colpita da forte luce: < 1000 ohm.

In commercio si possono reperire anche modelli caratterizzati da diversi parametri. Si tratta, in ogni caso, di caratteristiche di cui il progettista deve tener conto e che deve conoscere perfettamente poiché, dopo la realizzazione di un progetto e relativo dimensionamento dei componenti, la fotoresistenza può essere sostituita, eventualmente, solo con un modello simile a quello già utilizzato. Al limite, egli può collegare una resistenza fissa in parallelo alla fotoresistenza per linearizzarla meglio o per adeguare la caratteristica del componente ad un nuovo intervallo dinamico.

Figura 2: Fotoresistenza.

Figura 2: fotoresistenza.

 

Prima esperienza: accendiamo la lampada quando fa buio

Questo dispositivo, chiamato interruttore crepuscolare, ha il compito di attivare o disattivare un determinato carico quando la luce ambientale raggiunge certi livelli. L'esempio più diffuso è rappresentato dall'automazione delle luci stradali che si illuminano dopo che tramonta il Sole, per poi spegnersi all'alba. Il principio è estremamente semplice e, in verità, il circuito potrebbe essere anche realizzato senza l'ausilio di Arduino, ma solo con un fototransistor, oppure con una fotoresistenza e un normale transistor. Ovviamente, l'ausilio di un microcontrollore conferisce più professionalità e precisione al prototipo finale. La figura 3 illustra lo schema elettrico, mentre la figura 4 mostra la disposizione dei componenti su breadboard.

 

Figura 3: schema elettrico dell'interruttore crepuscolare.

 

Figura 4: il cablaggio dell'interruttore crepuscolare su breadboard.

Il codice

Con poche righe di codice si è messo su un sofisticato sistema di controllo della luce con relativa attivazione e disattivazione di un carico. La variabile "luce", di tipo intero, ha il compito di leggere la tensione presente al nodo centrale del partitore, formato dalla fotoresistenza e dalla resistenza fissa. Essa è proporzionale alla quantità di luce presente nell'ambiente. La variabile "carico" determina la porta di uscita da attivare. Importanti funzioni rivestono le due variabili "soglia1" e "soglia2". Entrambe determinano una "finestra" di intervento nella quale poter comandare o meno il carico esterno. In questo modo il sistema dispone di una tolleranza di non intervento, in caso la luminosità oscilli attorno ad un intervallo di incertezza, facendo "impazzire" il carico. Questo stratagemma permette di adottare una sorta di comparatore ad isteresi (in questo caso una isteresi software), che permette di regolarizzare un circuito bistabile, al fine di scongiurare commutazioni troppo frequenti e casuali, come mostrato in figura 5. Per modificare la soglie di intervento del prototipo, è sufficiente cambiare il valore di queste due variabili. In alternativa è possibile, anche, sostituire [...]

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2 Commenti

  1. Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 23 maggio 2017
  2. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 23 maggio 2017

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