Старые друзья шиворот-навыворот, или как светодиод может быть фотодатчиком

    Действительно, на основе любого светодиода можно соорудить весьма недурственный датчик освещенности вроде того, который меряет освещенность на улице, чтобы автоматически включать лампу возле подъезда вечером.
    Пост можно было озаглавить «удивительное рядом» — несмотря на то, что при внимательном рассмотрении принцип действия становится понятен довольно быстро, о подобном применении светодиодов знает, наверное, не каждый.
    Метод я увидел вот тут: www.arduino.cc/playground/Learning/LEDSensor, быстренько проверил — работает!
    Вот так это цепляется к Arduino/Freeduino:
    image
    Идея проста — если приложить к светодиоду обратное напряжение (pin 2 == 1, pin 3 == 0), то это зарядит собственную паразитную емкость ног микроконтролера. Если теперь переключить 2-ю ногу на вход, и не забыть отключить подтягивающий резистор, то емкость будет разряжаться обратным током фотодиода, который зависит от освещенности, и через некоторое время нога переключится в лог. 0. Паразитная емкость конечно мала, но ведь и обратный ток светодиода невелик, а микроконтроллер дьявольски быстр! :) Поэтому время разряда можно спокойно измерять.
    Вот исходник, иллюстрирующий данный подход:
    --- LED_Sensor.pde ---
    void setup() {
      Serial.begin(9600);
    }
    
    void loop()
    {
      long int j;
    
      // Прикладываем обратное напржение - это зарядит собственную емкость вывода 2
      pinMode(2, OUTPUT);
      pinMode(3, OUTPUT);
      digitalWrite(2, HIGH);
      digitalWrite(3, LOW);
      
      pinMode(2, INPUT);     // Переключаем 2й вывод на вход
      digitalWrite(2, LOW);  // и отключаем на нем подтягивающий резистор
    
      // Считаем сколько времени потребуется, чтобы емкость разрядилась до логич. 0
      for ( j = 0; j < 128000; j++) {
        if (digitalRead(2)==0) break;
      }
      Serial.println(j, DEC); // Выводим значение счетчика в COM-порт
      delay(100);             // Пауза, чтобы не переполнять буфер COM-порта
    }
    ---
    Еще одним достоинством метода является то, что никто не мешает использовать тот же самый светодиод по своему прямому назначению.
    Share post
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 64

      +2
      Правильно ли я понимаю, что здесь изложен способ создания простой железяки для измерения освещённости, которую можно подключить к компу?
      Если да, то это очень круто! Много где пригодится.

      Вопрос возник: насколько чувствительным получается измеритель? Кроме способности отличить день от ночи может ли он отличить менее сильные различия? Например, если я днём в комнате включу свет, он это заметит?
        +2
        Правильно понимаете. Обычный фотодиод использовать конечно тоже не сложно, но там нужно ЭДС мерять, т.е. потратим один аналоговый вход. А тут аналоговые входы не нужны.
        Чувствительность конечно не ахти какая — Вы хороший способ предложили — сейчас проверил — настольную лампу хорошо замечает, а вот лампу накаливания на потолке — нет.
        Т.е. датчик конечно грубоватый выходит.
        … можно попробовать мелкий конденсатор впаять, чтобы искусственно емкость увеличить — он тогда очень долго мерять будет, но может чувствительность возрастет. Будем пробовать :)
          0
          АЦП можно сделать и не из АЦП. Сгодится компаратор или же тот же цифровой вход. Точность конечно не АЦПшная будет, но зато нахаляву.
          +3
          Первые эксперименты подтверждают сделанные в первом ответе предположения. Воткнутый параллельно 2 и 3 ногам конденсатор на 10нФ сильно увеличил время измерения (около 1-2 минут стало), но значительно повысил чувствительность — нормально ловит включение лампы днем.
          … подход конечно все-равно требует изучения — ведь наверняка разряд будет и от влажности воздуха еще зависеть, и еще может от чего-то
            0
            > конденсатор на 10нФ сильно увеличил время измерения (около 1-2 минут стало)
            А сколько было?
            1-2 минуты это много для большинства задач. Может стоит найти компромисс?

            > ведь наверняка разряд будет и от влажности воздуха еще зависеть, и еще может от чего-то
            Хмм, это уже несколько настораживает. Действительно требует изучения.
              0
              > А сколько было?
              Была, как я понимаю, паразитная ёмкость ног микросхемы, доли пикофарада.
          0
          Может проще к релюшке подцепить?
            0
            Чтобы свет в подъезде вовремя включать.
              +2
              А если подцепить релюшку в комнате без окон? Что быстрее перегорит: лампочка, светодиод или реле? ;-)
                0
                ха-ха )
            –1
            Извращение. А чем обычный фотодиод не устраивает? Ну или любой другой фото*элемент?
              0
              Он не умеет светить, только только датчик.

              А ведь в ИК диапазоне давно используется такой прием (сабж). Нет?
                +1
                Если использовать фотодиод традиционным способом, то надо или аналоговый вход, или усилитель городить. Если использовать фотодиод точно таким же способом, то, как тут правильно заметили, светодиод ещё и светить может :).
                Кстати, это идея — автору — попробуйте включть параллельно светодиоду фотодиод (это для варианта с конденсатором) — ток разряда побольше будет, быстрее будет работать, а преимущества в виде светящего светодиода останутся :).
                  0
                  Не надо усилителей, например ИК-фотодиоды идут в корпусе с усилителем и формирователем цифрового сигнала (правда на уровне да/нет)
                0
                Чем больше читаю про Arduino, тем сильнее хочется попробовать :)
                  +3
                  Если включить наушник в разъем микрофона и поорать в него, то на записи крик будет слышен.
                  Кстати этот же принцип используют спец службы, когда прослушивают людей с помощью чайников, настольных ламп или любой другой электронной техники, включенной в общую электросеть.

                  Не то же самое, но ИМХО похоже.
                    +4
                    можно пруфлинк плз про прослушивание через чайник?
                      +2
                      не знаю где искать сейчас.

                      но общий смысл такой, что когда мы говорим, воздушные колебания бьют резисторы внутри чайничка и тем самым меняют его номинал. напряжение в сети меняется.

                      например на кафедре, где я учился для этих целей был свой собственный энерго-генератор, а подключение к внешней электро сети было хайли форбиден.

                      ну и там еще масса всего. например организации, которые работают с гос заказами пользуются только мебелью, сделаной на специальных заводах, чтобы туда ничего не вкрутили лишнего.

                      стекла оконные заказывают не такие как мы с вами ставим, а лишенные всех деввектов, чтобы нельзя было оптически считать колебание стекла от человеческого голоса.

                      короче, если так подумать, то нас с вами уже давно прослушали и за нами выехали.
                      • UFO just landed and posted this here
                          –1
                          вряд ли.
                          задача решаема.
                          частотный диапазон человеческого голоса очень узкий, значительно уже, чем шум который могут давать в сеть остальные подключенные приборы.
                          так что надо слушать только определенные частоты.
                          думаю технология давно отлажена.

                          www.spark-com.ru/index.shtml

                            0
                            а спарк тут при чем, простите?
                              0
                              Спарк просто так, чтобы проиллюстрировать, что в электросети можно легко выделять нужные частоты. И что соотношение сигнал/шум позволяет передавать дескретизированный сигнал.

                              Вах. Меня тут уже заминусовали и даже в карму наплевали =)
                              • UFO just landed and posted this here
                          0
                          на самом деле стекла надо брать с дефектами, с большими дефектами, а лучше вообще рифленые.
                          для того чтобы луч лазера расеивался, а гладкое стекло как раз наоборот даст лучший еффект прослушки
                          • UFO just landed and posted this here
                              0
                              гм
                              чтобы был эффект, надо вешать жалюзи снаружи окна
                                0
                                гм
                                чтобы был эффект, надо вешать жалюзи снаружи окна
                                  0
                                  в хроме проблемы с окном редактирования (
                            0
                            Жаль пруфлинка не дам, но задача примитивная, хотя-бы с окном: светим на окно лазером в нужном диапазоне, записываем наложеный прямой сигнал с отбитым. Не тяжело догадаться что изза волновой природы света, интенсивность на сенсоре напряжение будет прыгать так-же как и колебания стекла от голоса. Гугл лазерные микрофоны или вот второй линк kiev-security.org.ua/box/8/13.shtml
                              +1
                              обратите внимание, я спрашивал про чайник, а не окно
                              а про лазер даже в фильме видел — в бригаде, кажется
                                0
                                По идее с чайником даже проще, на него можно действовать волнами радиодиапазона, а они и сквозь стены пролезут.
                                  –1
                                  Не будет работать ни чайник ни пресловутый лазер. Про окна и мебель смеялся конечно. Можно узнать организацию в которой доходит до такого маразма?
                                    0
                                    Про лазер — общепринятый факт. Сами опыты ставили, ничего сверхъестественного. С чайником чуть похуже, но тоже ничего странного. А если нужна организация, напишите в гугле что-то вроде «лазерный микрофон»
                                      +1
                                      Опыты вы может и ставили, но теперь объясните мне дураку некоторые моменты:
                                      — как поймать отраженный лазерный луч если я нахожусь на 5 этаже а вы на первом?
                                      — как влияет прозрачность стекла на его свойства для данного метода «прослушки»?
                                      — вы точно уверены, что ветер на улице шатает стекло меньше чем мой голос в комнате?
                                      Про чайник я не буду… это сказки. Люди не могут нормальный чувствительный микрофон сделать, лепят АРУ, еще черти что, чтобы все нормально слышать, а вы про чайник.
                                        0
                                        ответы на ваши вопросы (кроме третьего) можете легко найти в любой книге о лазерной технике и т.п. О ветре и голосе вопрос вовсе лишен смысла — тут главное не сила (она вовсе не причем), а частота.
                                        Я не буду продолжать этот спор, поскольку вы скорее хотите просто доказать свою правоту, нежели что-либо понять.
                                          0
                                          Нет, я готов к открытиям для себя, поэтому позвольте продолжить серию вопросов:
                                          — посоветуйте конкретную книгу по лазерной технике где это описано?
                                          — в этой книге опровергается принцип Гюйгенса и законы отражения/преломления?
                                          — а я и не говорю про силу, я говорю, что шум с улицы лежит в том же частотном диапазоне что и голос.
                                            0
                                            Я вам не отвечу. Причины см. выше. Если вам действительно интересно и вы вменяемый человек, то почитайте вон там, статей на эту тему миллион scholar.google.com/
                                              0
                                              Посоветуйте пожалуйста нужную книгу или статью, в которой я смогу гарантированно найти ответ на интересующий меня вопрос. А именно: как принять отраженный луч лазера в точке излучения если отражающая поверхность находится под углом к этому самому лучу.
                                                0
                                                Присоединяюсь к вопросу.
                                                  0
                                                  А кто говорил про углы? Вы как маленький, ей богу.
                                                    –1
                                                    Я говорил про углы. Вот этим вопросом: «как поймать отраженный лазерный луч если я нахожусь на 5 этаже а вы на первом?». Как думаете углы здесь подразумеваются?
                                                      0
                                                      В начальном условии не говорилось про углы. Вы сами придумали проблему и хотите, что бы другие повелись ее решать (к тому же если она нерешаема, то проблемы действительно есть).
                                                      А тот человек выше просто сказал про считывание колебаний со стекла. Он не уточнял как.
                                                      Ответ на ваш вопрос — подняться на 5 этаж и быть параллельно.
                                                      Хотя мне кажется не обязательно бить лазером перпендикулярно стеклу. Радары у гаишников считывают же скорость.
                                                        –1
                                                        В начальном условии вообще много про что не говорилось, так давайте теперь нафантазируем черти-что.
                                                          0
                                                          Чем вы, собственно, и занимаетесь.
                                                            0
                                                            Я лишь рассуждаю о реальности применения данного метода.
                                                              0
                                                              Ну тогда я вам ответил.
                                                  • UFO just landed and posted this here
                                                      0
                                                      Чтобы устройство было компактным, иначе оно теряет всякий смысл.
                                                      • UFO just landed and posted this here
                                                          0
                                                          Там на картинке дальше показано как надо мерять… по нормали. Не нужно быть математиком чтобы понять, что небольшое отклонение от нормали даст большое расстояние между приемником и передатчиком. Проще прилепить на окно пьезодатчик =).
                                                    0
                                                    Нашел, посчитал, миллиона статей нету :(
                                                  • UFO just landed and posted this here
                                        0
                                        По моим сведениям проект в свое время завернули, ибо не получилось заставить работать на значительных расстояниях.
                                        • UFO just landed and posted this here
                                        • UFO just landed and posted this here
                                        • UFO just landed and posted this here
                                            0
                                            Да чайники(во всех смыслах), это серьезная тема вообще, многие разведчики на этом спалились, осторожнее надо быть. Вот один человек придумал способ как сделать не прослушиваемый чайник(осторожно много, фото) fishki.net/comment.php?id=45517
                                            Фотки к сожалению не по порядку но понять можно, что к чему:)
                                            А вообще если серьезно, нас давно прослушивают НЛО(ничего личного), только они такие маленькие, как пылинки, их не видно без специальных приборов. Работа у них опасная, в пылесосах гибнут сотнями. Так вот, они залетают прямо в мозг, и считывают оттуда визуальную информацию. Недавно наши разведчики взяли одного такого в плен и под микроскопом выпытали про эту технологию, теперь внедряют где можно:) www.membrana.ru/articles/inventions/2008/12/15/172900.html
                                            А вы говорите чайники, бьют по резисторам:)
                                            0
                                            О да, только идея далеко не нова и выложена в учебнике по физике. Проблема что забыли про K*T. Таким датчиком тяжеловато будет измерять что-то хоть с какой-либо пристойной точностью.
                                              0
                                              Ну про точность никто и не настаивал =) А для описанного варианта «светового реле» день/ночь для лапмы вполне пойдет.
                                                0
                                                Да, и наверное светлее-темнее тоже сойдет. И хорошо будет работать в паре с полупроводниковым лазером. Идея хорошая, просто свето-сенсоры тоже дешевые, обычно нужные АЦП+обвеска дороже…
                                              +2
                                              Насколько я помню, в качестве фотодатчиков и даже источников питания, можно использовать старые германиевые транзисторы (П, МП, ГТ), аккуратно сняв с них «шляпы». Вроде я даже делал что-то такое. У них чувствительность к свету гораздо больше, чем у светодиодов.

                                              Кстати, а не получился ли использовать фотоэлементы от шариковой мышки?
                                                0
                                                Не только германиевые, я пилил всякие в свое время)
                                                0
                                                Что-то я не вкурил — зачем там резистор? Если мы диод включаем в обратную, то без резистора можно обойтись…
                                                  0
                                                  Признаю, что плохо раскрыл этот момент. Идея в том, чтобы на pin 3 подать 1, а на pin 2 — 0. Тогда напряжение будет прямое — и светодиод можно использовать по прямому назначению.

                                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.