A01|01 Der Lichtsensor
Photocell Sensor

Sensorwerte / Licht messen


Es war im Jahr 1839, eine Zeit des wissenschaftlichen Fortschritts, als der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel ein Phänomen entdeckte, das unser Verständnis von Licht und Energie grundlegend verändern sollte. Er fand heraus, dass bestimmte Materialien in der Lage sind, Licht direkt in elektrische Energie umzuwandeln - ein Prozess, der heute als Photoeffekt bekannt ist. Diese Entdeckung legte den Grundstein für die Entwicklung moderner Lichtsensoren und Fotozellen, Technologien, die in unserem Alltag allgegenwärtig sind.

 

Spezifikationen
- Signalart: analog
- Spannung: 5V
- Pinabstand: 2,54mm

Die Faszination dieser Geschichte liegt in der Tatsache, dass die Anwendungen des Photoeffekts, die Becquerel erforschte, weit über alles hinausgingen, was er sich hätte vorstellen können. Von der automatischen Steuerung der Beleuchtung in unseren Wohnungen bis hin zu den hochentwickelten Kameras in unseren Smartphones - Lichtsensoren und Fotozellen sind zu unverzichtbaren Bestandteilen unserer technologischen Landschaft geworden.

Historischer Hintergrund

Obwohl Becquerels Entdeckung bahnbrechend war, dauerte es bis in die 1930er Jahre, bis Fotozellen praktisch eingesetzt wurden. Die Erfindung des Photowiderstands ermöglichte es, Lichtintensität in elektrischen Widerstand umzuwandeln, was neue Anwendungsmöglichkeiten in der Filmindustrie, Straßenbeleuchtung und sogar in der Raumfahrt eröffnete.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie sind heutige Lichtsensoren und Fotozellen empfindlicher und vielseitiger als je zuvor. Sie finden breite Anwendung in automatisierten Geräten und Systemen und tragen täglich zu unserem Komfort und unserer Sicherheit bei.

Aufbau und Funktionsweise

Moderne Lichtsensoren, oft als Fotodioden bezeichnet, sind Halbleiter, die Licht in Strom umwandeln können. Ihr Herzstück bildet ein p-n-Übergang, eine Grenzfläche zwischen zwei Arten von Halbleitermaterialien. Trifft Licht auf diesen Übergang, werden Elektronen "freigeschlagen", was zu einem elektrischen Strom führt.

Fotozellen, wie Photowiderstände oder LDRs (Light Dependent Resistors), ändern ihren Widerstand in Abhängigkeit von der Lichtintensität. Je stärker das Licht, desto geringer der Widerstand und umgekehrt. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Anwendungen, bei denen es auf die Reaktion auf Lichtänderungen ankommt.

Vor- und Nachteile

Die Vorteile von Lichtsensoren und Fotozellen liegen auf der Hand: Sie sind klein, kostengünstig, energieeffizient und einfach zu bedienen. Ihre Fähigkeit, schnelle Lichtintensitätsänderungen zu erfassen, macht sie für eine Vielzahl von Anwendungen unverzichtbar.

Jedoch sind sie nicht ohne Nachteile. Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Feuchtigkeit können ihre Leistung beeinträchtigen, und sie können durch sehr helles Licht beschädigt werden. Ihre Genauigkeit und Lebensdauer können ebenfalls variieren, was bei präzisen Messungen berücksichtigt werden sollte.

Heutiger Einsatz

Lichtsensoren und Fotozellen haben ihren Weg in zahlreiche Anwendungsbereiche gefunden, von der Automatisierungstechnik über die Sicherheitstechnologie bis hin zur Fotografie. Mit Plattformen wie Arduino eröffnen sie Hobbyisten und Entwicklern die Möglichkeit, kreative und innovative Projekte zu realisieren.

Ein beispielhafter Einsatz könnte ein Roboter sein, der mit zwei Fotozellen ausgerüstet ist und Lichtquellen verfolgen kann. Solche Projekte demonstrieren eindrucksvoll das Potenzial und die Vielseitigkeit dieser Technologien.

In den kommenden Kapiteln werden wir uns detailliert mit der praktischen Anwendung von Lichtsensoren und Fotozellen befassen, einschließlich konkreter Beispiele und Anleitungen. Ziel ist es, Ihnen ein tieferes Verständnis und die Inspiration zu geben, diese erstaunliche Technologie selbst zu erkunden und zu nutzen.

 

Der Aufbau

Verbinde dein Arduino mithilfe der Jumper Wire mit dem Modul:

 
 

Der Sketch

Kopiere den unteren Sketch, füge ihn in die Arduino IDE ein und lade ihn auf das Arduino-Board rauf.

/**************************************************
A01|01 Der Lichtsensor
Mr Robot UXSD
www.mrrobotuxsd.com
https://www.mrrobotuxsd.com/arduino-module-rezepte
***************************************************/

int photoPin = A0; //Pin-Nummer des Sensors
int photoValue = 0; 

void setup() 
{
  //Initialisiere die Serielle Kommunikation mit 9600 Bits pro Sekunde:
  Serial.begin(9600); 
} 

void loop() 
{
  photoValue = analogRead(photoPin); //lies den aktuellen Wert am Pin A0

  Serial.print(F("Lichtsensor: "));
  Serial.println(photoValue, DEC); //Sensorwert an Seriellen Monitor schicken
  delay(50);  //Verzögerung aus Stabilitätsgründen
}

Schalte den seriellen Monitor ein, indem du in der Arduino IDE in der Menüleiste auf Werkzeuge > Serieller Monitor gehst.

Du solltest nun die folgende Anzeige sehen:

 
 

Falls du die hier beschriebenen Elektronik-Module nicht hast, kannst du sie in meiner Einkaufsliste finden. Warum ich selber hauptsächlich mit Modulen der Marke Keyestudio arbeite, erläutere ich unter diesem Blog-Artikel.

In dieser Übersicht äußere ich Empfehlungen aller Art.

Hier kommst du wieder zur Übersicht aller Module.