KY-054 Fototransistor
Dieser Fototransistor ist ein Bauteil, das Licht erkennt und dieses in ein elektrisches Signal umwandelt, ähnlich wie ein Schalter, der durch Licht gesteuert wird.
- Arduino
- Raspberry Pi
- Raspberry Pi Pico
- Micro:Bit
Mit dem Sensor lässt sich bestimmen, wie hell es ist, was zum Beispiel früher in Belichtungsmessern für Fotoapparate genutzt wurde. Häufig werden Fototransistoren verwendet, um die Helligkeit eines Displays (beispielsweise in einem Wecker oder dem Armaturenbrett eines Autos) an die Umgebungslichtintensität anzupassen: Wenn es dunkel ist, sollte das Display nur schwach leuchten, um nicht zu blenden.
Ein Lichtsensor verändert seinen elektrischen Wert in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts. Bis vor etwa 10 Jahren wurden dafür gerne Fotowiderstände benutzt, die auf Englisch Light Dependent Resistor (LDR) heißen. Je mehr Licht auf den Fotowiderstand fällt, desto kleiner wird sein Widerstand. Aus Umweltschutzgründen werden diese jedoch immer weniger eingesetzt, da die verwendeten Materialien in den Richtlinien verboten sind. Heutzutage ist der Einsatz von Fototransistoren zeitgemäß. Der auf die Oberfläche einfallende Lichtstrom ersetzt den üblichen Basisanschluss und steuert, wie üblich, den Kollektor-Emitter-Strom. Der fließende Strom repräsentiert somit die Helligkeit und kann über eine Vergleichstabelle oder (bei linearen Typen, wie in diesem Falle) mathematisch in die Beleuchtungsstärke umgerechnet werden. Durch Einfärben (meistens in Dunkelblau) des transparenten Gehäuses kann der Fototransistor für bestimmte Wellenlängen gesperrt werden, so dass er beispielsweise primär für Infrarotstrahlung ausgelegt ist und weniger durch künstliches Licht beeinflusst wird. Der Fototransistor beeinflusst den fließenden Strom je nach Lichteinfall, sodass sich die über den Widerstand abfallende Spannung verändert (Spannungsteiler) aus der dann die Lichtstärke berechnet werden kann.
Achtung! Dieser Sensor ist nur in der Revision 2 des Sensorkits enthalten und hat den Sensor KY-018 ausgetauscht!
| Technische Daten | |
|---|---|
| Betriebsspannung | 3,3 V - 5 V |
| Fester, bekannter Widerstand | 10 kΩ |
| Abmessungen | 28 x 15 x 7 mm |
Anschlussbelegung
| Arduino | Sensor |
|---|---|
| GND | GND |
| 5 V | +V |
| Pin A5 | Signal |
Code-Beispiel
Um das folgende Codebeispiel auf Ihren Arduino zu laden, empfehlen wir die Verwendung der Arduino IDE. In der IDE können Sie den passenden Port und das richtige Board für Ihr Gerät auswählen.
Kopieren Sie den unten stehenden Code in Ihre IDE. Um den Code auf Ihren Arduino hochzuladen, klicken Sie einfach auf den Upload-Button.
// Definiere Pin für Fototransistor
int light_sensor = A5;
// Definition der für die Berechnung erforderlichen Parameter
const double U1 = 5.0;
const double R2 = 10000.0;
double U2;
double I;
double R1;
double lux;
int rawValue;
void setup() {
// Definiere den Pin Mode
pinMode(light_sensor, INPUT);
// Serielle Kommunikation für seriellen Monitor einrichten
Serial.begin(9600);
Serial.println("KY-054 Helligkeitstest");
}
void loop() {
// Auslesen der Spannung des Lichtsensors
rawValue = analogRead(light_sensor);
U2 = rawValue * (5.0/1023) ;
// U2 für die Division prüfen
if (U2 != 0) {
// Widerstand des Sensors berechnen
R1 = (U1 * R2) / U2;
// Strom berechnen
I = (U1 / R1) * 1000000.0;
// Lux berechnen
lux = log(I)/0.06;
}
else lux = 0;
// Ergebnis auf dem seriellen Monitor ausgeben
Serial.print("Lux:\t");
Serial.println(lux);
// eine Sekunde lang warten
delay(1000);
}
Mit dem Sensor lässt sich bestimmen, wie hell es ist, was zum Beispiel früher in Belichtungsmessern für Fotoapparate genutzt wurde. Häufig werden Fototransistoren verwendet, um die Helligkeit eines Displays (beispielsweise in einem Wecker oder dem Armaturenbrett eines Autos) an die Umgebungslichtintensität anzupassen: Wenn es dunkel ist, sollte das Display nur schwach leuchten, um nicht zu blenden.
Ein Lichtsensor verändert seinen elektrischen Wert in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts. Bis vor etwa 10 Jahren wurden dafür gerne Fotowiderstände benutzt, die auf Englisch Light Dependent Resistor (LDR) heißen. Je mehr Licht auf den Fotowiderstand fällt, desto kleiner wird sein Widerstand. Aus Umweltschutzgründen werden diese jedoch immer weniger eingesetzt, da die verwendeten Materialien in den Richtlinien verboten sind. Heutzutage ist der Einsatz von Fototransistoren zeitgemäß. Der auf die Oberfläche einfallende Lichtstrom ersetzt den üblichen Basisanschluss und steuert, wie üblich, den Kollektor-Emitter-Strom. Der fließende Strom repräsentiert somit die Helligkeit und kann über eine Vergleichstabelle oder (bei linearen Typen, wie in diesem Falle) mathematisch in die Beleuchtungsstärke umgerechnet werden. Durch Einfärben (meistens in Dunkelblau) des transparenten Gehäuses kann der Fototransistor für bestimmte Wellenlängen gesperrt werden, so dass er beispielsweise primär für Infrarotstrahlung ausgelegt ist und weniger durch künstliches Licht beeinflusst wird. Der Fototransistor beeinflusst den fließenden Strom je nach Lichteinfall, sodass sich die über den Widerstand abfallende Spannung verändert (Spannungsteiler) aus der dann die Lichtstärke berechnet werden kann.
Achtung! Dieser Sensor ist nur in der Revision 2 des Sensorkits enthalten und hat den Sensor KY-018 ausgetauscht!
| Technische Daten | |
|---|---|
| Betriebsspannung | 3,3 V - 5 V |
| Fester, bekannter Widerstand | 10 kΩ |
| Abmessungen | 28 x 15 x 7 mm |
Anschlussbelegung
| Raspberry Pi | Sensor |
|---|---|
| - | Signal |
| 3,3 V [Pin 1] | +V |
| GND [Pin 6] | GND |
| Sensor | KY-053 |
|---|---|
| Signal | A0 |
| +V | - |
| GND | - |
| Raspberry Pi | KY-053 |
|---|---|
| 3,3 V [Pin 1] | +V |
| GND [Pin 6] | GND |
| GPIO 3 [Pin 5] | SCL |
| GPIO 2 [Pin 3] | SDA |
Analoger Sensor, daher muss folgendes beachtet werden: Der Raspberry Pi besitzt, im Gegensatz zum Arduino, keine analogen Eingänge bzw. es ist kein ADC (analog digital Converter) im Chip des Raspberry Pi's integriert. Dies schränkt den Raspberry Pi ein, insofern man Sensoren einsetzen möchte, bei denen keine digitalen Werte ausgegeben werden, sondern es sich um einen kontinuierlich veränderlichen Wert handelt (Beispiel: Potentiometer -> Andere Position = Anderer Spannungswert).
Um diese Problematik zu umgehen, enthält unser Sensorkit X40 mit dem KY-053 ein Modul mit einem 16-Bit ADC, welchen Sie am Raspberry nutzen können, um diesen um 4 analoge Eingänge zu erweitern. Dieser wird per I2C an den Raspberry Pi angeschlossen, übernimmt die analoge Messung und übergibt den Wert digital an den Raspberry Pi.
Somit empfehlen wir, bei analogen Sensoren dieses Sets das KY-053 Modul mit dem besagten ADC dazwischenzuschalten. Nähere Informationen finden Sie auf der Informationsseite zum KY-053 Analog Digital Converter.
Code-Beispiel
Achtung! Für die Verwendung dieses Moduls, in Kombination mit dem KY-053 Analog-Digital-Converter, ist die Einrichtung einer virtuellen Umgebung nötig. Alle hierfür notwendigen Informationen finden Sie hier.
#!/usr/bin/python
# coding=utf-8
import time
import board
import busio
import adafruit_ads1x15.ads1115 as ADS
from adafruit_ads1x15.analog_in import AnalogIn
import gpiozero
# Den I2C-Bus erstellen
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
# Erstellen des ADC-Objekts über den I2C-Bus
ads = ADS.ADS1115(i2c)
# Single-Ended-Eingang auf den Kanälen erstellen
chan0 = AnalogIn(ads, ADS.P0)
chan1 = AnalogIn(ads, ADS.P1)
chan2 = AnalogIn(ads, ADS.P2)
chan3 = AnalogIn(ads, ADS.P3)
delayTime = 1
while True:
analog = '%.2f' % chan0.voltage
# Ausgabe auf die Konsole
print ("Analoger Spannungswert:", analog,"V")
time.sleep(delayTime)
Mit dem Sensor lässt sich bestimmen, wie hell es ist, was zum Beispiel früher in Belichtungsmessern für Fotoapparate genutzt wurde. Häufig werden Fototransistoren verwendet, um die Helligkeit eines Displays (beispielsweise in einem Wecker oder dem Armaturenbrett eines Autos) an die Umgebungslichtintensität anzupassen: Wenn es dunkel ist, sollte das Display nur schwach leuchten, um nicht zu blenden.
Ein Lichtsensor verändert seinen elektrischen Wert in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts. Bis vor etwa 10 Jahren wurden dafür gerne Fotowiderstände benutzt, die auf Englisch Light Dependent Resistor (LDR) heißen. Je mehr Licht auf den Fotowiderstand fällt, desto kleiner wird sein Widerstand. Aus Umweltschutzgründen werden diese jedoch immer weniger eingesetzt, da die verwendeten Materialien in den Richtlinien verboten sind. Heutzutage ist der Einsatz von Fototransistoren zeitgemäß. Der auf die Oberfläche einfallende Lichtstrom ersetzt den üblichen Basisanschluss und steuert, wie üblich, den Kollektor-Emitter-Strom. Der fließende Strom repräsentiert somit die Helligkeit und kann über eine Vergleichstabelle oder (bei linearen Typen, wie in diesem Falle) mathematisch in die Beleuchtungsstärke umgerechnet werden. Durch Einfärben (meistens in Dunkelblau) des transparenten Gehäuses kann der Fototransistor für bestimmte Wellenlängen gesperrt werden, so dass er beispielsweise primär für Infrarotstrahlung ausgelegt ist und weniger durch künstliches Licht beeinflusst wird. Der Fototransistor beeinflusst den fließenden Strom je nach Lichteinfall, sodass sich die über den Widerstand abfallende Spannung verändert (Spannungsteiler) aus der dann die Lichtstärke berechnet werden kann.
Achtung! Dieser Sensor ist nur in der Revision 2 des Sensorkits enthalten und hat den Sensor KY-018 ausgetauscht!
| Technische Daten | |
|---|---|
| Betriebsspannung | 3,3 V - 5 V |
| Fester, bekannter Widerstand | 10 kΩ |
| Abmessungen | 28 x 15 x 7 mm |
Anschlussbelegung
| Micro:Bit | Sensor |
|---|---|
| - | Signal |
| 3,3 V | +V |
| GND | GND |
| Sensor | KY-053 |
|---|---|
| Signal | A0 |
| +V | - |
| GND | - |
| Micro:Bit | KY-053 |
|---|---|
| Pin 19 | SCL |
| Pin 20 | SDA |
| 3,3 V | +V |
| GND | GND |
Analog sensor, therefore the following must be observed: The Micro:Bit has analog inputs or there is an ADC (analog digital converter) integrated in the chip of the Micro:Bit. However, these are only limited to 10-bit and therefore offer only a rather low accuracy for analog measurements.
To avoid this problem, our sensor kit X40 contains the KY-053, a module with a 16-bit ADC, which you can use on the Micro:Bit to expand it by 4 analog inputs. This is connected to the Micro:Bit via I2C, takes over the analog measurement and transfers the value digitally to the Micro:Bit.
Therefore we recommend to connect the KY-053 module with the mentioned ADC in between for analog sensors of this set. More information can be found on the KY-053 Analog Digital Converter information page KY-053 Analog Digital Converter.
Code example
The program uses the corresponding library from us to control the ADS1115 ADC. This has been published under the following link pxt-ads1115 under the MIT-License.
ADS1115.setMode(mode.Multi)
ADS1115.setRate(rate.Rate5)
ADS1115.setGain(gain.One)
ADS1115.initADS1115(userInI2C.Gnd)
basic.forever(function () {
serial.writeLine("" + (ADS1115.read(0)))
serial.writeLine("" + (ADS1115.raw_to_v(ADS1115.read(0))))
basic.pause(500)
})
Beispielprogramm Download
Mit dem Sensor lässt sich bestimmen, wie hell es ist, was zum Beispiel früher in Belichtungsmessern für Fotoapparate genutzt wurde. Häufig werden Fototransistoren verwendet, um die Helligkeit eines Displays (beispielsweise in einem Wecker oder dem Armaturenbrett eines Autos) an die Umgebungslichtintensität anzupassen: Wenn es dunkel ist, sollte das Display nur schwach leuchten, um nicht zu blenden.
Ein Lichtsensor verändert seinen elektrischen Wert in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts. Bis vor etwa 10 Jahren wurden dafür gerne Fotowiderstände benutzt, die auf Englisch Light Dependent Resistor (LDR) heißen. Je mehr Licht auf den Fotowiderstand fällt, desto kleiner wird sein Widerstand. Aus Umweltschutzgründen werden diese jedoch immer weniger eingesetzt, da die verwendeten Materialien in den Richtlinien verboten sind. Heutzutage ist der Einsatz von Fototransistoren zeitgemäß. Der auf die Oberfläche einfallende Lichtstrom ersetzt den üblichen Basisanschluss und steuert, wie üblich, den Kollektor-Emitter-Strom. Der fließende Strom repräsentiert somit die Helligkeit und kann über eine Vergleichstabelle oder (bei linearen Typen, wie in diesem Falle) mathematisch in die Beleuchtungsstärke umgerechnet werden. Durch Einfärben (meistens in Dunkelblau) des transparenten Gehäuses kann der Fototransistor für bestimmte Wellenlängen gesperrt werden, so dass er beispielsweise primär für Infrarotstrahlung ausgelegt ist und weniger durch künstliches Licht beeinflusst wird. Der Fototransistor beeinflusst den fließenden Strom je nach Lichteinfall, sodass sich die über den Widerstand abfallende Spannung verändert (Spannungsteiler) aus der dann die Lichtstärke berechnet werden kann.
Achtung! Dieser Sensor ist nur in der Revision 2 des Sensorkits enthalten und hat den Sensor KY-018 ausgetauscht!
| Technische Daten | |
|---|---|
| Betriebsspannung | 3,3 V - 5 V |
| Fester, bekannter Widerstand | 10 kΩ |
| Abmessungen | 28 x 15 x 7 mm |
Anschlussbelegung
| Raspberry Pi Pico | Sensor |
|---|---|
| GND | GND |
| 5 V | +V |
| GPIO26 (A0) | Signal |
Man kann auch einen ADC wie der KY-053 verwenden. Dieser ADC hat eine höhere Auflösung als der interne ADC vom Raspberry Pi Pico, was dazuführt, dass der Sensor genauer ausgewertet werden kann.
Code-Beispiel
Um das folgende Codebeispiel auf Ihren Pico zu laden, empfehlen wir die Verwendung von der Thonny IDE. Sie müssen nur zunächst unter Run > Configure interpreter … > Interpreter > Which kind of interpreter should Thonny use for running your code? > MicroPython (Raspberry Pi Pico) auswählen.
Kopieren Sie den untenstehenden Code nun in Ihre IDE und klicken Sie auf Run.
# Bibliotheken laden
from machine import ADC
import math
from time import sleep
# feste Variablen definieren
U1 = 5
R2 = 10000
# Sensor am GPIO26 initialisieren
sensor = ADC(0)
print("KY-054 Helligkeitstest")
while True:
# Auslesen der Spannung des Lichtsensors
rawValue = sensor.read_u16()
U2 = rawValue * 3.3 / 65536
# U2 für die Division prüfen
if U2 != 0:
# Widerstand des Sensors berechnen
R1 = (U1 * R2) / U2
# Strom berechnen
I = (U1 / R1) * 1000000
# Lux berechnen
lux = math.log(I) / 0.06
else:
lux = 0
# Ergebnis ausgeben
print("Lux:", round(lux, 2))
sleep(1)