Işık sensörü, algılanan ışık enerjisini (fotonlar) elektrik enerjisine (elektronlar) dönüştüren fotoelektrik bir cihazdır. Basit görünüyor mu? Işık sensörünün tanımından daha fazlası var. Farklı türlerde gelir ve çeşitli uygulamalarda kullanılır! Bu nedenle, bugünkü ışık sensörü kılavuzunda, ışık sensörleri hakkında bilmeniz gereken her şeyi keşfedeceğiz:
- Işık sensörlerinin türleri nelerdir
- Işık sensörü uygulamaları
- Seeed’de mevcut olan ışık sensörleri listesi
- Arduino ile ışık sensörü nasıl kullanılır
Terimler Sözlüğü
Bugünkü ışık sensörü kılavuzuna başlamadan önce, ışıkla sıkça ilişkilendirilen aşağıdaki terimleri anlamamız gerekiyor. Daha kolay anlaşılması için basitleştirdim:
Kandela
- İsim kökeni mumlardan gelen kandela, aydınlık yoğunluğunu ifade eder; gözle görülen ışığın ne kadar güçlü olduğunu belirtir
- Aydınlık yoğunluğu ne kadar yüksekse, gözlerimize olan hassasiyeti de o kadar yüksektir
Lümen
- Lümen = Tüm yönlere yayılan toplam ışık miktarı
- Işık kaynağından görülebilir ışık miktarını, aydınlık yoğunluğu ile ışık ışınının doldurduğu açı arasındaki ilişki ile ölçer
- Genellikle bir ampulün parlaklığını derecelendirmek için kullanılır
Lüks
- Lüks = Belirli bir yüzeye düşen toplam ışık miktarı
- Aydınlatmayı ölçmek için kullanılır, aydınlık akısının yayıldığı alanı ifade eder
- Lümen ile benzerdir ancak yüzey alanını dikkate alır
Eğer hâlâ Lümen ve Lüks arasında kararsızsanız, işte grafiksel bir temsil:
Terimleri anladınız mı? Şimdi başlayalım!
Işık Sensörlerinin Türleri Nelerdir?
Farklı türde ışık sensörleri mevcuttur, bunlar genellikle Fotoresistörler, Fotodiyotlar ve Fototransistörlerdir. Teknik geliyor mu? Aşağıdaki açıklamalarla bunu basitleştireceğim!
1. Fotoresistörler
Işık sensörü devresinde en yaygın kullanılan ışık sensörü türü fotoresistörlerdir, ayrıca Işığa Bağımlı Dirençler (LDR) olarak da bilinir. Fotoresistörler, bir ışığın açık mı kapalı mı olduğunu algılar ve gün boyunca göreceli ışık seviyelerini karşılaştırır.
Fotoresistörler Ne ile Yapılır?
Fotoresistörler, görünür ve yakın kızılötesi ışığa son derece duyarlı olan kadmiyum sülfür hücresi adı verilen yüksek dirençli yarı iletken malzemeden yapılmıştır.
Fotoresistörler Nasıl Çalışır?
Adından da anlaşılacağı gibi, fotoresistörler normal dirençler gibi çalışır, ancak direnç değişimi maruz kaldığı ışık miktarına bağlıdır. Yüksek ışık yoğunluğu, kadmiyum sülfür hücresi arasında daha düşük bir direnç oluştururken, düşük ışık yoğunluğu kadmiyum sülfür hücreleri arasında daha yüksek bir direnç sonucunu doğurur.
Bu çalışma prensibi, sokak lambaları gibi uygulamalarda görülebilir; gündüz yüksek ışık yoğunluğu, daha düşük dirençle sonuçlanır ve bu nedenle güneş hala parlak bir şekilde parladığında yanmazlar.
2. Fotodiyotlar
Fotodiyotlar, başka bir ışık sensörü türüdür. Ancak LDR gibi direnç değişimini kullanmak yerine, ışığı elektrik akımına kolayca dönüştüren daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Ayrıca fotodetektör veya foto sensör olarak da bilinir.
Fotodiyotlar Ne ile Yapılır?
Fotodiyotlar esasen silikon ve germanyum malzemelerinden yapılır ve optik filtreler, yerleşik lensler ve yüzey alanları içerir.
Fotodiyotlar Nasıl Çalışır?
Fotodiyotlar, iç fotoelektrik etki adı verilen çalışma prensibi ile çalışır. Bir ışık demeti vurduğunda, elektronlar serbest bırakılır ve elektrik akımının akmasına neden olan elektron boşlukları oluşur. Işık ne kadar parlaksa, elektrik akımı o kadar güçlü olur.
Fotodiyot Işık Sensörü Uygulamaları
Fotodiyotlar tarafından üretilen akım, ışık yoğunluğu ile doğru orantılı olduğundan, hızlı ışık yanıt değişiklikleri gerektiren ışık algılama için uygundur. Ayrıca, kızılötesi ışığa çok duyarlıdırlar, bu nedenle bu alanda daha fazla proje yapılabilir.
İşte fotodiyotların bazı uygulamaları:
- Komple disk çalarlar
- Yangın dedektörleri
- Uzaktan kumanda cihazları
- Güneş panelleri
- Tıbbi uygulamalar
3. Fototransistörler
Bugün keşfedeceğimiz son ışık sensörü türü fototransistördür. Fototransistör ışık sensörü, bir fotodiyot + amplifikatör olarak tanımlanabilir. Ek amplifikasyon ile, fototransistörlerde ışık hassasiyeti çok daha iyidir. Ancak, düşük ışık algılama konusunda fotodiyotlardan daha iyi değildir.
Her iki ışık sensörü türü de benzer bir çalışma prensibine sahip olduğundan, lütfen önceki açıklamaya başvurun!
Işık Sensörü Uygulamaları
Tüketici Elektroniği
Akıllı telefonlarınız ve tabletlerinizde otomatik ekran parlaklığı ayarlarını sağlayan şeyin ne olduğunu hiç merak ettiniz mi? Evet, bu bir ortam ışığı sensörüdür! Çevrenizdeki ortam ışığı seviyesini ölçer ve gözlerinizin karanlıkta zarar görmemesi ve güneşin altında mesajları okuyabilmeniz için ekranınızın uygun parlaklığını belirler!
Otomobiller
Akıllı telefonlardaki ışık sensörünün çalışma şekline benzer şekilde, otomobillerde de sürücünün görüş alanını desteklemek için kullanılır. Mevcut ışık sensörü, çevredeki ortam ışığını algılar ve eğer karanlık olmaya başlarsa, otomatik olarak ışık sistemlerini açar. Bu, bir tünele girdiğinizde veya yağmur yağmaya başladığında çok yardımcı olur!
Tarımsal Kullanımlar
Hepimiz bitkilerin büyümesi için esasen iki şeye ihtiyaç duyduğunu biliyoruz; güneş ışığı ve su. İşte burada bir ışık sensörü devreye giriyor, çiftçilere mahsullerini sulamalarına yardımcı oluyor ama aşırı sulamaktan kaçınıyor. İşte bu şekilde:
- Bir ışık sensörü, bir sulama sistemine bağlanarak güneş ışığı seviyesini algılar ve yalnızca güneş en parlak olmadığında aktif hale gelir
- Analitik amaçlar için bilgilendirici veriler toplamak amacıyla diğer sıcaklık sensörleriyle birlikte kullanılır
Güvenlik Uygulamaları
Işık sensörleri, devrelere bağlanır ve gönderimler sırasında kargo içinde yerleştirilir. Bir konteynerin kazara açıldığında ışık maruziyetinde bir değişiklik olacağı için bunu algılayabilirler. Bu, kaybolan malları ve hasarları azaltmaya yardımcı olur. Bu durumda genellikle foto dirençler kullanılır.
Seeed’de Mevcut Işık Sensörleri
Foto dirençler, fotodiyotlar ve fototransistörler uygun fiyatlarla çok yönlülük sunduğundan, Seeed’deki ışık sensörleri seçkimizle Arduino veya Raspberry Pi kullanarak aydınlatma verilerini toplayabilirsiniz!
Düşük Maliyetli Seçenek: Grove – Light Sensor v1.2
Seeed’deki mevcut ışık sensörleri listesinin başlangıcında Grove – Light Sensor v1.2 var! $3.20’lık düşük fiyatı ile birlikte ışık algılama ihtiyaçlarınız için son derece hassas ve güvenilir bir fotodiyot sunuyor!
Grove tak-çalıştır sistemi aracılığıyla Arduino kartınıza kolayca bağlayarak jumper kabloları bağlama ve lehimleme zahmetinden kurtulacaksınız!
Özellikler:
- LM358 çift OpAmp çipi
- Analog modül
- Kolay arayüz için yerleşik Grove portu
- Dönüştürülebilir elektrik sinyali çıkışı
- Kontrol kartınızdaki ADC’ye bağlıdır, örneğin 8-bit ADC için 0-255 çıkışı verebilir)
- Küçük form faktörü
- Daha geniş spektrumu tanıyabilir
Fototransistör Seçeneği: Grove – Light Sensor (P) v1.1
Geleneksel ışığa bağımlı direnç (LDR) yerine fototransistör kullanan bir ışık sensörüne mi ihtiyacınız var? Bu seçenek sizin için! Önceki Grove – Light Sensor v1.2 ile benzer şekilde, bu ışık sensörü de $3.20 fiyatında!
LS06-S fototransistörü ile donatılmış bu ışık sensör modülü, aydınlatmaya uygun daha lineer bir analog çıkış sunar ve genellikle 5V olan besleme voltajına kadar uzanır.
Özellikler:
- Aydınlatmaya uygun lineer analog çıkış
- Düşük karanlık akımı ve düşük çalışma lüksü
- Kullanım kolaylığı için entegre Grove portu
- Küçük form faktörü
Dijital Sinyal Çıkış Seçeneği: Grove – Digital Light Sensor
Dijital sinyal çıkışı ve seçilebilir ışık spektrumu aralığı arıyorsanız, Grove – Digital Light Sensor tam size göre!
Dijital sinyal çıkışı yapan I2C ışık-dijital dönüştürücü TSL2561’e dayanan bu ışık sensör modülü, üç mod arasında geçiş yapabileceğiniz çift ışık duyarlı diyot içerir! Bu modlar, kızılötesi mod, tam spektrum ve insan görünür modudur.
Özellikler:
- Geniş dinamik aralık: 0.1 – 40,000 LUX
- Geniş çalışma sıcaklığı aralığı: -40°C ile 85°C
- 400 kHz I2C Hızlı Modda yüksek çözünürlüklü 16-Bit dijital çıkış
- Kullanıcı tanımlı üst ve alt eşik ayarları ile programlanabilir kesme fonksiyonu
- Seçilebilir algılama modları
Güneş Işığı Algılama Seçeneği: Grove – Sunlight Sensor
Bu güneş ışığı sensörü, I2C dijital arayüze ve programlanabilir olay kesme çıkışına sahip, düşük güçlü, yansıma tabanlı, kızılötesi yakınlık, UV indeksi ve ortam ışığı sensörü olan SI1145’e dayanmaktadır.
Özellikler:
- Çeşitli kullanım (UV, görünür ve kızılötesi ışık)
- Geniş spektrum algılama aralığı (280 – 950 nm)
- Programlanabilir yapılandırma
- Düşük güç tüketimi (3.3/5V besleme)
- Güneş ışığını doğrudan algılayabilir
- Kolay arayüz için yerleşik Grove portu, I2C Arayüzü (7-bit)
Akıllı Işık Sensörü Seçeneği: Grove – Heelight Sensor
Bu listedeki belki de en ilginç ışık sensörü seçeneği Grove – Heelight Sensor! Bu, listedeki diğer ışık sensörlerinden farklı olarak, yalnızca ses tanıma ile temassız ışık kontrolü yapar.
Dijital ses dalgalarıyla kontrol edilen akıllı renkli bir ampul olan heelight’a dayanan bu sensör, herhangi bir Bluetooth, WiFi veya ZigBee gerektirmez!
Ancak, bu sensörün yalnızca dijital sesleri tanıdığını unutmayın. İnsan sesi tanıma ihtiyacınız varsa, Grove – Speech Recognizer‘ı deneyin.
Özellikler:
- Dijital ses tanıma
- 500’den fazla dijital ses komutunu destekler
- Grove sistemi ile uyumlu
Bir Işık Sensörünü Arduino ile Nasıl Kullanılır?
Işık sensörlerinin teorik tarafını inceledik, şimdi Arduino ile ışık sensörümüz için bir eğitim zamanı.
Bugünkü eğitimde, Grove – Light Sensor v1.2 modülünü ve bir LED çubuğu kullanarak ışığa bağlı olarak değişen basit bir devre oluşturacağız!
İhtiyacınız Olanlar:
Donanım bağlantıları:
- Adım 1: Grove – Light Sensor’ü Grove – Base Shield’in A0 portuna bağlayın
- Adım 2: Grove – LED Bar’ı Grove – Base Shield’in D2 portuna bağlayın
- Grove – Light Sensor’ü doğrudan Seeeduino’ya bağlamayı da tercih edebilirsiniz
- Adım 3: Grove – Base Shield’i Seeeduino’ya takın
- Adım 4: Seeeduino’yu bir USB kablosu ile PC’ye bağlayın
Yukarıdaki adımlardan sonra şöyle görünmelidir:
Arduino Kodu ile Yazılım yapılandırmaları
- Adım 1: Github’dan Grove-LED Bar Kütüphanesini indirin
- Adım 2: Seeeduino için kütüphane kurulumu hakkında bilgi almak için Kütüphane nasıl kurulur kısmına bakın
- Adım 3: Aşağıdaki kodu Arduino IDE’ye kopyalayın ve yükleyin
#include <Grove_LED_Bar.h>
Grove_LED_Bar bar(3, 2, 0); // Saat pini, Veri pini, Yön
void setup()
{
// başlatılacak bir şey yok
bar.begin();
bar.setGreenToRed(true);
}
void loop()
{
int value = analogRead(A0);
value = map(value, 0, 800, 0, 10);
bar.setLevel(value);
delay(100);
}- LED Bar şimdi ışığa göre değişmelidir
Eğer yukarıdaki ışık sensörü ile ilgili bir video eğitimi isterseniz, bunun yerine buna bakabilirsiniz:
Kaynaklar ve İlerleme
Işık Sensörü Projeleri:
LED ile sadece bir ışık sensörü devresi kurmaktan daha fazlasını mı yapmak istiyorsunuz? Hackster.io sayfamızda bulunan ışık sensörü projeleri listesine göz atın!
- Grove – Light Sensor v1.2 ile yapılmış projeler
- Grove – Digital Light Sensor ile yapılmış projeler
Ürün Kaynakları:
Grove – Light Sensor v1.2 ve Grove – Light Sensor (P) v1.1
- [Codecraft] CDC Dosyası
- [Eagle&PDF] Grove – Light Sensor V1.0 için Eagle Dosyası
- [Eagle&PDF] Grove – Light Sensor(P) V1.0 için Eagle Dosyası
- [Eagle&PDF] Grove – Light Sensor(P) V1.1 için Eagle Dosyası
- [Datasheet] LS06-MΦ5 Referans Bilgisi
- [Datasheet] LM358.PDF
Diğer üç ışık sensörü önerisi hakkında belgeler için, ilgili ürün sayfalarına göz atabilirsiniz.
Özet
Bugünlük ışık sensörleri hakkında bu kadar. Umarım bugünkü blog ile ne olduğunu, nasıl çalıştığını, kullanım alanlarını ve bir Arduino ile nasıl yapılacağını daha iyi anlayabilirsiniz.
Kolayca başlamanıza yardımcı olmak için önerdiğim dokunmatik sensörler listesine göz atın ve umarım bugün kendi ışık sensörü projelerinizi denersiniz!