照度計(jì)是一種使用 SI 單位勒克斯測量照度和光發(fā)射度的設(shè)備。它有效地測量落在給定面積單位上的光的功率量，不同之處在于功率測量被加權(quán)以反映人眼對(duì)不同波長的光的敏感度。描述照度計(jì)的一種更簡單的方法是，它測量落在傳感器上的光的亮度。市售照度計(jì)的價(jià)格從 15 美元到數(shù)百美元不等，但自己制作一個(gè)更便宜，也更有趣。

照度計(jì)的光傳感器可以是多種不同類型的傳感器之一，包括光電二極管和光電晶體管，但容易使用且通常容易獲得的傳感器類型是光敏電阻或光敏電阻 (LDR)。正如您所預(yù)料的，LDR 的電阻隨著落在其上的光量的變化而變化。如果您可以測量 LDR 的電阻并且了解特定 LDR 的特性，則可以量化落在 LDR 上的勒克斯量。一般來說，光線越亮，電阻越低，但不幸的是，LDR 的電阻和勒克斯之間的關(guān)系并不是很好的線性關(guān)系。相反，它是一種指數(shù)關(guān)系，處理起來有點(diǎn)棘手。不過只要有一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，在這個(gè)項(xiàng)目中，我將帶您完成表征 LDR 的過程，編寫可以計(jì)算照度的軟件，然后構(gòu)建基于 LDR 和 Arduino 的照度計(jì)。

所需硬件

1 個(gè)光敏電阻（無論是哪一個(gè)，您甚至不需要知道零件號(hào)）5千歐電阻Arduino

2x16 LCD 屏蔽

面包板

數(shù)字萬用表 (DMM)

商業(yè)照度計(jì)（用于表征 LDR）

表征光敏電阻器

將LDR插入面包板并確保傳感器的平坦部分與地面平行。

將 DMM 連接到 LDR 的兩根引線并將其設(shè)置為測量電阻。將商用測光表的傳感器放置在 LDR 旁邊。

LDR測試

在確保兩個(gè)傳感器上的光照強(qiáng)度相同的同時(shí)，記錄 LDR 電阻和照度計(jì)勒克斯的讀數(shù)。對(duì)從非常暗（接近 0 勒克斯）到非常亮（數(shù)千勒克斯）的許多不同照明級(jí)別重復(fù)此過程。重要的是，在所有這些不同的光照水平下，您應(yīng)盡力確保兩個(gè)傳感器獲得相同的光照量。 將讀數(shù)傳輸?shù)诫娮颖砀瘢ɑ蛟谶M(jìn)行測量時(shí)直接輸入讀數(shù)），然后繪制照度 (lux) 作為電阻函數(shù)的圖。您可以下面的電子表格，該電子表格將創(chuàng)建繪圖并根據(jù)您的條目執(zhí)行所有必要的分析。 Lux_Approximation_from_LDR.xlsx我從 LDR 獲得的測量結(jié)果給出了以下圖表：

勒克斯作為電阻的函數(shù)

該圖表明，隨著光亮度的增加，電阻呈指數(shù)下降。終，我們要尋找的是該圖的方程，我們可以將電阻代入其中以獲得勒克斯。這個(gè)方程可以直接從圖中獲得，但這樣做可能有點(diǎn)棘手。從直線獲得方程要容易得多，方程的形式為 \[y=mx+b\]（其中 m 是直線的斜率，b 是直線的 y 截距）。 事實(shí)證明，如果您取兩個(gè)變量（照度和電阻）的對(duì)數(shù)然后重新繪圖，您終會(huì)得到一條（或多或少）直線。理論上，對(duì)數(shù)的底數(shù)可以是任何值，但我將使用以 10 為底的對(duì)數(shù)。這是勒克斯對(duì)數(shù)與電阻對(duì)數(shù)的函數(shù)關(guān)系圖。

勒克斯對(duì)數(shù)與阻力對(duì)數(shù)