ชื่อโปรเจกต์: การเชื่อมต่อ Photoresistor

คณิตศาสตร์จากสภาพแวดล้อม: การเชื่อมต่อ Photoresistor

Photoresistor (LDR - Light Dependent Resistor) เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่มีความสำคัญเป็นอันดับสองใน embedded hardware (รองจาก LED) มันสอนแนวคิดทางวิศวกรรมหลักของ "Voltage Divider" ซึ่งจำเป็นสำหรับการวัดเซ็นเซอร์ analog แทบทุกชนิดที่มีอยู่ ตั้งแต่ thermistor ไปจนถึง flex-sensor

ปัญหาเกี่ยวกับ Raw Resistance

Arduino analog pin (เช่น A0) จะวัดค่า Voltage (ตั้งแต่ 0 ถึง 5V) มันไม่ได้วัดค่า Resistance

1. LDR จะเปลี่ยนค่า resistance ตามปริมาณแสง ในที่มืดสนิท ค่า resistance จะสูงมาก (1 MegOhm) ในแสงแดดจ้า ค่า resistance จะลดลงอย่างมากเหลือ 100 Ohms
2. หากคุณเสียบ LDR เข้ากับ 5V และ A0 โดยตรง, pin จะอ่านค่า 1023 ตลอดทั้งวัน เพราะมันกำลังอ่านค่า raw voltage ที่ไหลผ่าน resistor เท่านั้น

วิธีแก้ปัญหาด้วย Voltage Divider

เนื่องจาก Arduino เข้าใจเฉพาะ voltage เราจึงต้องแปลงค่า resistance ที่เปลี่ยนแปลงไปให้เป็น voltage ที่เปลี่ยนแปลงได้

1. คุณสร้างวงจร bridge
2. คุณต่อ 5V เข้ากับขาหนึ่งของ LDR
3. คุณต่อขาอีกข้างของ LDR เข้ากับทั้ง pin A0 และ 10K Ohm fixed resistor
4. คุณต่อปลายอีกข้างของ 10K resistor เข้ากับ Ground
5. ผลลัพธ์ทางฟิสิกส์: เมื่อ LDR เปลี่ยนค่า resistance มันจะ "ต่อสู้" กับ 10K resistor ที่มีค่าคงที่ ความดันทางคณิตศาสตร์ระหว่างพวกมันจะเปลี่ยนไป จุดที่อยู่ ระหว่าง พวกมัน (A0) ตอนนี้จะเกิดการเปลี่ยนแปลง voltage อย่างมาก!
6. หากคุณบัง LDR, analogRead(A0) จะลดลงเหลือ 200 เมื่อส่องแสงใส่, มันจะขึ้นไปถึง 900

การเขียน Control Logic

ตอนนี้แสงทางกายภาพเป็น variable (int lightValue) เราสามารถควบคุมโลกได้

• if (lightValue < 400) { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); }
• คุณเพิ่งประสบความสำเร็จในการออกแบบระบบ logic อัตโนมัติแบบเดียวกับที่ใช้ในไฟถนนทั่วโลก!

ฮาร์ดแวร์พื้นฐานที่จำเป็น

• Arduino Uno/Nano
• Photoresistor / LDR แบบ Cadmium-Sulfide (CdS) หนึ่งตัว
• 10K Ohm Resistor หนึ่งตัว (จำเป็นสำหรับการคำนวณของ voltage divider)