Cảm biến ánh sáng MKE-S03 Photo Diode light sensor

MKE-S03 Photo Diode light sensor

Giới thiệu

Cảm biến ánh sáng MKE-S03 Photo Diode light sensor được sử dụng để đo cường độ ánh sáng bằng Photo Diode, thích hợp với các ứng dụng: đo cường độ sáng môi trường, bật tắt đèn tự động,..., cảm biến trả ra giá trị điện áp Analog tuyến tính tương ứng với cường độ ánh sáng của môi trường giúp bạn có thể ghi nhận và xử lý thông tin một cách chính xác nhất, ngoài ra cảm biến còn được bổ sung các thiết kế ổn định, chống nhiễu.

Cảm biến ánh sáng quang trở MKE-S02 LDR light sensor thuộc hệ sinh thái phần cứng Robotics MakerEdu nên có thể sử dụng trực tiếp an toàn với các mạch điều khiển trung tâm ở cả hai mức điện áp 3.3VDC và 5VDC như: Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, Micro:bit,....với chuẩn kết nối Connector XH2.54 thông dụng.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở (độ dẫn điện) của Photo Diode với cường độ ánh sáng của môi trường, để chuyển giá trị điện trở thành điện áp để có thể đọc bằng bộ chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter) của mạch xử lý ta mắc mạch cầu phân áp như sau:

 
Sơ đồ mạch chuyển giá trị điện trở thành điện áp.

Diễn giải các giá trị:

  • VCC: điện áp cấp nguồn cho cảm biến.
  • RS: Giá trị điện trở của Photo Diode.
  • R2: Điện trở tạo thành cấu trúc cầu phân áp với RS, có giá trị xác định theo khuyến nghị của nhà sản xuất.
  • Vout: Điện áp đầu ra thay đổi theo giá trị của RS.

Ta thấy theo công thức trong hình giá trị Vout sẽ thay đổi theo giá trị của điện trở RS, mà RS sẽ thay đổi theo cường độ ánh sáng của môi trường, khi đó dùng mạch xử lý để đo Vout ta xác định được cường độ ánh sáng môi trường tại thời điểm đo.

Thông số kỹ thuật

  • Điện áp hoạt động: 5VDC
  • Chuẩn giao tiếp: Analog
  • Điện áp giao tiếp: 0~3.3VDC
  • Đo cường độ ánh sáng bằng Photo Diode
  • Sử dụng trực tiếp an toàn với các board mạch giao tiếp ở cả hai mức điện áp 3.3VDC và 5VDC như: Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, Micro:bit,....
  • Bổ sung thêm các thiết kế ổn định, chống nhiễu.
  • Chuẩn kết nối: connector XH2.54 3Pins
  • Thuộc hệ sinh thái phần cứng Robotics MakerEdu, tương thích tốt nhất khi sử dụng với các mạch điều khiển trung tâm của MakerEdu và MakerEdu Shield.

Kích thước

 
MKE-S03 Photo Diode light sensor dimension

Các chân tín hiệu

 
MKE-S03 Photo Diode Light sensor back
MKE-S03 Ghi chú
GND Chân cấp nguồn âm 0VDC
5V Chân cấp nguồn dương 5VDC
SIG Chân tín hiệu ngõ ra Analog 0~3.3VDC

Hướng dẫn sử dụng với phần mềm Arduino và Vietduino

Phần cứng cần chuẩn bị:

  Lưu ý:
Nếu không có mạch Vietduino Uno bạn vẫn có thể sử dụng mạch Vietduino Mega 2560, Arduino Uno, Arduino Mega 2560 hoặc các mạch phần cứng có cấu trúc các chân GPIO tương tự.

Phần mềm cần chuẩn bị:

  • Tải và cài đặt phần mềm Arduino theo hướng dẫn.
  • Tải và cài đặt Driver, cấu hình cho mạch Vietduino Uno trên phần mềm Arduino theo hướng dẫn.

Chương trình mẫu:

// Chọn chân Analog đọc cảm biến.
// Select the Analog pin to read the sensor.
#define SENSOR_PIN A1

// Lưu giá trị Analog đọc từ cảm biến.
// Stores the Analog value read from the sensor.
int value;

// Lưu giá trị (%) đổi từ giá trị Analog tương ứng.
// Store the value (%) converted from the corresponding Analog value.
int percent;

void setup()
{
  // Khởi động kết nối Serial UART ở tốc độ 9600 để truyền dữ liệu lên máy tính.
  // Start the Serial UART connection at 9600 to transfer data to the computer.
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  // Đọc giá trị Analog.
  // Read Analog value.
  value = analogRead(SENSOR_PIN);

  // Chuyển đổi sang thang đo (%).
  // Convert to scale (%).
  percent = map(value, 0, 676, 100, 0);

  // Truyền giá trị đo được của cảm biến lên máy tính.
  // Transmit the measured value of the sensor to the computer.
  Serial.print("[PD] Light Detector in %: ");
  Serial.println(percent);

  // Chờ 0,5s mới đo lại.
  // Wait 0,5s to measure again.
  delay(500);
}

Sơ đồ kết nối:

MakerEdu Shield for Vietduino Arduino / Vietduino Devices
Port A1 A1 Cảm biến ánh sáng MKE-S03 Photo Diode light sensor

Các bước tiến hành:

  1. Kết nối mạch Vietduino Uno với mạch MakerEDU Shield for Vietduino.
  2. Kết nối Cảm Biến Ánh Sáng MKE-S03 với mạch MakerEDU Shied for Vietduino qua Port A1.
  3. Kết nối mạch Vietduino Uno với máy tính bằng cáp USB và cấu hình mạch trên phần mềm Arduino (Board / Port).
  4. Nạp chương trình mẫu vào mạch Vietduino Uno.
  5. Nhấn nút Reset trên mạch Vietduino Uno hoặc mạch MakerEDU Shield for Vietduino để bắt đầu chạy chương trình.

Kết quả:

Hướng dẫn sử dụng với phần mềm mBlock và MakerEdu Creator

Phần cứng cần chuẩn bị:

Phần mềm cần chuẩn bị:

  • Tải và cài đặt phần mềm mBlock theo hướng dẫn.
  • Tải và cài đặt Driver, cấu hình cho Mạch MakerEdu Creator trên phần mềm mBlock theo hướng dẫn.
  • Tải và cài đặt Extension MakerEdu Hardware trên phần mềm Mblock theo hướng dẫn.

Chương trình mẫu:

  1. Mạch MakerEdu Creator đọc liên tục giá trị Analog từ cảm biến ánh sáng, với chu kỳ mỗi 0,5s.
  2. Gửi thông tin giá trị lên màn hình LCD, dưới đơn vị (%).

Blocks

 

Sơ đồ kết nối:

MakerEdu Creator Devices
Port A1 Cảm Biến Ánh Sáng MKE-S03 Photo Diode Light Sensor
Port I2C Mạch Hiển Thị MKE-M07 LCD1602 I2C Module

Các bước tiến hành:

  1. Kết nối Cảm Biến Ánh Sáng MKE-S03 với mạch MakerEdu Creator qua Port A1.
  2. Kết nối Mạch Hiển Thị MKE-M07 với mạch MakerEdu Creator qua Port I2C.
  3. Kết nối mạch MakerEdu Creator với máy tính bằng cáp USB và cấu hình mạch trên phần mềm mBlock.
  4. Nạp chương trình mẫu vào mạch MakerEdu Creator.
  5. Nhấn nút Reset trên mạch MakerEdu Creator để bắt đầu chạy chương trình.

Kết quả:

Hướng dẫn sử dụng với phần mềm MakeCode và Micro:bit

Phần cứng cần chuẩn bị:

Phần mềm cần chuẩn bị:

Chương trình mẫu:

  1. Micro:Bit đọc liên tục giá trị Analog từ cảm biến ánh sáng photo diode, với chu kỳ mỗi 0,5s.
  2. Sau đó Micro:Bit đổi giá trị sang thang (%) tương ứng, để hiển thị lên LCD.
  3. Micro:Bit cũng gửi giá trị đó qua cổng Serial, bạn có thể mở mục "Show Data (Device)" để xem trên máy tính.

Blocks

 

Javascript

// Giá trị Analog của cảm biến
let dataAnalog = 0
// Giá trị (%) của cảm biến
let dataPercent = 0

// Bật cổng Serial
serial.setBaudRate(BaudRate.BaudRate115200)

// Xóa toàn bộ nội dung trên LCD (nếu có)
lcd.clearScreen()

// Cho hiển thị tiêu đề trước
lcd.displayText("Light Detector", 1, 1)
lcd.displayText("[PD] " + lcd.displaySymbol(lcd.Symbols.sym02), 1, 2)

basic.forever(function () {
  // Đọc giá trị Analog của cảm biến và đổi ra thang (%)
  dataAnalog = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)
  dataPercent = Math.round(Math.map(dataAnalog, 0, 1023, 100, 0))

  // Cho hiển thị giá trị (%) của cảm biến trên LCD
  lcd.displayText("" + dataPercent + "%  ", 8, 2)

  // Gửi giá trị (%) của cảm biến lên Serial
  serial.writeLine("" + (dataPercent))

  // Dừng 0.5s
  basic.pause(500)
})

Sơ đồ kết nối:

MakerEDU Shield for Micro:bit Devices
Port P0 Cảm Biến Ánh Sáng MKE-S03 Photo Diode Light Sensor
Port I2C Mạch Hiển Thị MKE-M07 LCD1602 I2C Module

Các bước tiến hành:

  1. Kết nối Cảm Biến Ánh Sáng MKE-S03 với mạch MakerEDU Shield For Micro:Bit qua Port P0.
  2. Kết nối Mạch Hiển Thị MKE-M07 với mạch MakerEDU Shield For Micro:Bit qua Port I2C.
  3. Kết nối Micro:bit với mạch MakerEdu Shield for Micro:bit
  4. Nạp chương trình mẫu vào mạch Micro:Bit.
  5. Nhấn nút Reset trên mạch Micro:Bit để bắt đầu chạy chương trình.

Kết quả:

Nhà phân phối

Có thể mua Cảm biến ánh sáng MKE-S03 Photo Diode light sensor tại các nhà phân phối sau: