Raspberry Pi Pico: Helligkeit messen mit Fotowiderstand (Helligkeitsmessung)

Mit dem Raspberry Pi Pico und einem Fotowiderstand kann man die Helligkeit des Umgebungslichts messen. Ein Fotowiderstand, ist ein lichtabhängiger Widerstand, der seinen Widerstand in Abhängigkeit der Umgebungslichtintensität, manche sagen Helligkeit, ändert. Eine Widerstandsänderung ändert die Spannung am Fotowiderstand, die man mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) des Raspberry Pi Pico messen und als Helligkeit des Lichts interpretieren und umrechnen kann.

Grundlagen Fotowiderstand (LDR)

Ein Fotowiderstand ist ein Halbleiter, der auch Light Dependent Resistor, kurz LDR, genannt wird. Bei allen Halbleitermaterialien ist der Widerstandswert lichtabhängig. Bei einem Fotowiderstand wird eine spezielle Halbleitermischung verwendet, bei der der Effekt der Lichtabhängigkeit besonders stark auftritt.

Aufbau und Bauteile

Raspberry Pi Pico: Helligkeit messen mit Fotowiderstand

Der Aufbau besteht aus einem Spannungsteiler mit einem LDR und einem 10-kOhm-Widerstand. Mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) wird die Spannung über den Festwiderstand gemessen.

  • R1: Widerstand, 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
  • LDR1: Fotowiderstand

Programmcode

Das Programm ist die einfachste Anwendung eines ADC, mit dem die Spannung am ADC-Eingang gemessen wird. Hierbei macht man es sich zu Nutze, dass der Fotowiderstand seinen Widerstandswert in Abhängigkeit der Helligkeit ändert und somit auch die daran abfallende Spannung. Demzufolge ändert sich auch die Spannungsverteilung zwischen dem Fotowiderstand und dem Festwiderstand.

# Bibliotheken laden
from machine import ADC
from utime import sleep

# Initialisierung des ADC0
ldr = ADC(0)

# Wiederholung
while True:
    # ADC als Dezimalzahl lesen
    read = ldr.read_u16()
    # Ausgabe in der Kommandozeile/Shell
    print("ADC: ", read)
    # Warten
    sleep(3)

Experimente

Im Grundzustand wird auf der Kommandozeile ein Zahlenwert zwischen 0 und 65.535 ausgegeben. Damit kann man vergleichsweise wenig anfangen. Der Wert lässt sich Helligkeit des Umgebungslichts interpretieren.

  1. Wenn Du den Fotowiderstand mit einem Finger verdeckst, dann sollte der Wert kleiner werden.
  2. Wenn Du den Fotowiderstand frei gibst wird der Wert wieder größer.
  3. Versuche einen Wert um etwa 30.000 zu erreichen.
  4. Ermittle mit unterschiedlichen Lichtquellen (Schreibtischlampe, Taschenlampe oder Monitor) die Helligkeit.

Hinweis: Der ausgegebene Zahlenwert stammt vom ADC und hat keine Einheit. Damit ist er wenig aussagekräftig. Die Helligkeit wird typischerweise in Lux angegeben. Wieviel Lux ein bestimmter ADC-Wert hat müsste man mit einem Lux-Meter ermitteln (Abgleich, Kalibrierung).

Darf es etwas mehr sein?

Die Anzeige der Helligkeit in Form einer Zahl zwischen 0 und 65.535 ist natürlich weniger spannend. Die Frage ist eher, was man damit machen kann. Zwei typische Anwendungen sind die Tagschaltung und die Nachtschaltung, auch Dämmerungsschalter genannt.

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