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Arduino Sensor Fotowiderstand

1. Vorbereiten

Der Fotowiderstand ↗ ist ein simpler Sensor für Arduino. Steure mit dem Lichtwiderstand/Fotowiderstand/LDR viele Dinge mit Werten zwischen 0% und 100%. Die Abkürzung LDR steht für "Light Dependent Resistor" und erklärt auch gleich seine Funktion:

  • Er erzeugt einen Widerstand zwischen 0Ω (=viel Licht) und 10kΩ (=kein Licht)
  • Er liefert Werte zwischen 100% (=viel Licht) und 0% (=kein Licht)
  • Er kann direkt in einen der vier Sensor Eingänge eingeschraubt werden (- und △). Die Polung ist egal.

2. Anschliessen

Fotowiderstand an Arduino anschliessen

3. Programmieren

3.1. Eine LED direkt mit einem Fotowiderstand steuern

Sketch 1 - Fotowiderstand schaltet LED direkt

Sketch 1: Lichtwiderstand steuert logischen Zustand einer LED

Sketch 2 - Fotowiderstand schaltet LED umgekehrt

Sketch 2: Lichtwiderstand steuert logischen Zustand einer LED umgekehrt

Sketch 3 - Fotowiderstand reguliert LED direkt

Sketch 3: Lichtwiderstand steuert %-Wert einer LED

Sketch 4 - Fotowiderstand reguliert LED umgekehrt

Sketch 4: Lichtwiderstand steuert %-Wert einer LED umgekehrt

Sketch 5 - Wirkbereich von Fotowiderstand mit Neopixel visualisieren

Sketch 5: Lichtwiderstand Position eines Pixels

4. Aktivität - einen Arduino Roboter mit Fotowiderstand steuern

4.1. Roboter, der in Richtung des Lichts fährt

Baue ein Roboter Auto, lasse jedoch die Fühler weg.

  • Positioniere zwei Fotowiderstände an der Front des Fahrzeugs. Sie sollen nach vorne- und 45° übers Kreuz nach innen schauen.
  • Die genaue Positionierung siehst du am Anfang des folgenden Videos:

Die Programmierung ist simpel:

Sketch 6: Roboter Motorengeschwindigkeit mit Fotowiderstand steuern
Sketch 7: Empfindlichkeit eines Fotowiderstands erhöhen (für Zoom klicken)

4.2. Roboter, der einer weissen Linie folgt (Line follower)

Baue ein Roboter Auto, lasse jedoch die Fühler weg.

  • Positioniere einen Fotowiderstand an der Front des Fahrzeugs, so dass er die Helligkeit des Bodens messen kann.
  • Positioniere dicht neben dem Sensor eine LED, welche den Boden aufhellt.
  • Tip: Um ein perfekt gleichmässig diffuses Licht zu erhalten, schleife die LED an ihrem Kopf so ab, dass eine Fläche entsteht.
  • Tip: Konstruiere die Halterung so, dass du die Höhe über Boden leicht justieren kannst
  • Die genaue Konstruktion siehst du in diesem Video:

Das folgende Grundprogramm entspricht dem Projekt "Line Follower" in Variante 5a. Es tut folgendes:

  • Drehe Motor 1 so langsam, wie die gemessene Helligkeit beträgt (= je heller desto langsamer)
  • Drehe Motor 2 so schnell,   wie die gemessene Helligkeit beträgt (= je heller desto schneller)

Etwas anders ausgedrückt:

  • Wenn hell, dann fahre Richtung Boden
  • Wenn dunkel, dann fahre Richtung Linie
  • Tip: für eine bessere Darstellung im Editor: Rechtsklick auf Blöcke > vertikale Darstellung
Sketch 8: Arduino Line follower mit einem Fotowiderstand. steuern. Grundprogramm.

Einschränkung: Dieses Sketch funktioniert nur "in einer perfekten Welt" wo der Helligkeitsunterschied zwischen Linie und Boden 100% beträgt. Meistens ist dies jedoch nicht der Fall und die Werte die der Lichtwiderstand misst (z.B. Boden = 30%, Linie = 45%) müssen skaliert werden.

Eine mögliche Lösung wird in Variante 5b (Arbeitsblatt zweite Seite) geliefert. Die Helligkeitswerte von Boden und Linie werden zuerst ausgemessen, gespeichert und dann auf 0% bis 100% skaliert.

<xml xmlns="https://developers.google.com/blockly/xml"><variables><variable id="u7kraQNZAkSWLp|:XL^t">Referenzwert Linie</variable><variable id="8LX9l@qnZEX2uyOH[2D%">Referenzwert Fläche</variable></variables><block type="basic_comment" id="+XHd!8L0`Ar3T`FiiX):" x="-379" y="-399"><field name="COMMENT">Diese Linefollower Programmierung ist optimiert für Linien mit wenig Kontrast (z.B. Klebband)</field></block><block type="basic_comment" id="|H0(*`l_dW|fKad(~1vo" x="-379" y="-358"><field name="COMMENT">Es ist egal, ob die Linie heller als der Boden ist oder umgekehrt</field></block><block type="basic_comment" id="CVJqxaLP$EcK3k;)KQMn" x="-380" y="-317"><field name="COMMENT">Im Gegenzug müssen vor jedem Programmstart die Helligkeit des Bodens und der Linie gemessen werden (=kalibrieren)</field></block><block type="expert_setup" id="|YwQ,gyoa85O$:BSO.uS" x="-378" y="-256"><statement name="CODE"><block type="led_write_state" id="J-ecK1w.nbJZ#(Stq,RR"><value name="LED"><block type="led_pin" id="OEoX_TjM4eHlkdV.8bc|"><field name="LED">LED1</field></block></value><value name="VALUE"><block type="basic_digital_state" id="4@+Ao@JEOg/gm5vf~%z@"><field name="STATE">HIGH</field></block></value><next><block type="led_write_state" id="p-lzh?EHRKxlJBq`t+hU"><value name="LED"><block type="led_pin" id="XUXLe=:@t^%[Hdt[2]RM"><field name="LED">LED2</field></block></value><value 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Sensorwerte mit den Referenzwerten auf 0 bis 80 resp. 80 bis 0 (je nach Rad - experimentiere mit diesen Werten)</field></block><block type="basic_comment" id="mDBd6Q%:4I?Y)8qi[Mz$" x="-87" y="411"><field name="COMMENT">Begrenze: stellt sicher, dass keine höheren Werte als 100- oder tieferen als 0 entstehen</field></block><block type="basic_main_loop" id="dhSJ,_kciC=*X%Z[L[s*" deletable="false" x="-377" y="427"><statement name="CODE"><block type="motor_write_percentage" id="KE]^Zl5fe~Ush[D`r2#|"><value name="MOTOR"><block type="motor_pin" id="z[%(}YWv.la:`IO/a4`C"><field name="MOTOR">MOTOR1</field></block></value><value name="PERCENTAGE"><block type="math_constrain" id="]rKSi6bu,]F0V;H;^83H"><value name="VALUE"><block type="math_map" id="NHo#/Q_-X#0@rY[*SgkJ"><value name="VALUE"><block type="sensor_read_percentage" id=":fXQ[_%Y0ERkJa6.M0Ta"><value name="SENSOR"><block type="sensor_pin" id="w5(gM9y5k*_Nwy{=g#(}"><field name="SENSOR">SENSOR3</field></block></value></block></value><value 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