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2.12 Licht wahrnehmen

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Fotowiderstand (auch lichtabhängiger Widerstand oder LDR genannt) mit dem Raspberry Pi Pico 2 W verwendet, um die Lichtintensität zu messen. Ein Fotowiderstand verändert seinen Widerstand in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtmenge: Je heller das Licht, desto geringer der Widerstand. Dadurch eignet er sich ideal zur Erkennung von Veränderungen im Umgebungslicht.

• Fotowiderstand

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Bauteile.

Es ist praktisch, ein komplettes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:

Name	ENTHALTENE TEILE	LINK
Pico 2 W Starter Kit	450+	Pico 2 W Kit

Alternativ können die Komponenten auch einzeln über die folgenden Links erworben werden.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Einführung in den Pico 2 W	1
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Breadboard	1	KAUFEN
4	Jumper-Kabel	Mehrere	KAUFEN
5	Widerstand	1 (10KΩ)	KAUFEN
6	Fotowiderstand	1	KAUFEN

Schaltplan

In dieser Schaltung sind ein 10KΩ-Widerstand und ein Fotowiderstand in Reihe geschaltet und bilden einen Spannungsteiler. GP28 misst die Spannung über dem Fotowiderstand, während der 10KΩ-Widerstand den Strom begrenzt und somit Schutz bietet.

• Helles Licht: Der Widerstand des Fotowiderstands sinkt, wodurch auch die gemessene Spannung und der GP28-Wert fallen. Bei starker Beleuchtung nähert sich der Widerstand nahezu null, sodass GP28 einen Wert nahe 0 ausgibt. In diesem Fall sorgt der 10KΩ-Widerstand dafür, dass 3,3V und GND nicht direkt verbunden werden, um einen Kurzschluss zu vermeiden.

• Dunkelheit: Der Widerstand des Fotowiderstands steigt, wodurch die gemessene Spannung und der GP28-Wert zunehmen. In völliger Dunkelheit wird der Widerstand nahezu unendlich groß (der 10KΩ-Widerstand wird vernachlässigbar), sodass GP28 einen Wert nahe 65535 ausgibt.

Die Berechnungsformel lautet:

Digital Value = (Analog Voltage/3.3V) * 65535

Verdrahtung

Code schreiben

Wir schreiben ein MicroPython-Programm, um den analogen Wert des Fotowiderstands zu lesen und auszugeben.

Bemerkung

• Öffne die Datei 2.12_feel_the_light.py im Verzeichnis pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere den folgenden Code in Thonny. Klicke dann auf „Run Current Script“ oder drücke F5, um es auszuführen.

• Stelle sicher, dass unten rechts in Thonny der Interpreter „MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx“ ausgewählt ist.

• Ausführliche Anweisungen findest du unter Code direkt öffnen und ausführen.

import machine
import utime

# ADC an GP28 initialisieren
photoresistor = machine.ADC(28)

while True:
    # Analogen Wert lesen (0-65535)
    light_value = photoresistor.read_u16()
    print("Light value:", light_value)
    utime.sleep(0.5)

Während das Skript läuft, kannst du die ausgegebenen Werte in der Konsole beobachten.

• Decke den Fotowiderstand mit deiner Hand ab, um Dunkelheit zu simulieren – der Wert sollte steigen.

• Beleuchte den Fotowiderstand mit einer Taschenlampe – der Wert sollte sinken.

Den Code verstehen

1. Module importieren:

   • machine: Zugriff auf hardwarebezogene Funktionen.

   • utime: Zeitbezogene Funktionen wie Sleep.

2. ADC-Pin initialisieren:

   • photoresistor = machine.ADC(28): Setzt GP28 als analogen Eingang zur Spannungsmessung.

3. Hauptschleife:

   while True: Startet eine Endlosschleife. light_value = photoresistor.read_u16(): Liest den analogen Wert des Fotowiderstands (0V = 0, 3,3V = 65535). print("Light value:", light_value): Gibt den Lichtwert in der Konsole aus. utime.sleep(0.5): Wartet 0,5 Sekunden, bevor die nächste Messung erfolgt.

Weitere Experimente

• Messwerte kalibrieren:

  Die analogen Werte können in Prozent oder eine andere sinnvolle Skala umgerechnet werden.

  import machine
  import utime
  
  photoresistor = machine.ADC(28)
  
  while True:
      light_value = photoresistor.read_u16()
      light_percentage = (light_value / 65535) * 100
      print("Light level: {:.2f}%".format(light_percentage))
      utime.sleep(0.5)
  

• Eine LED je nach Lichtintensität steuern:

  Das Lichtsensor-Signal kann verwendet werden, um eine LED in dunkler Umgebung einzuschalten und bei Helligkeit auszuschalten.

  import machine
  import utime
  
  photoresistor = machine.ADC(28)
  led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
  
  while True:
      light_value = photoresistor.read_u16()
      if light_value > 50000:
          led.value(1)  # LED bei Dunkelheit einschalten
      else:
          led.value(0)  # LED bei Helligkeit ausschalten
      utime.sleep(0.5)
  

• Ein lichtgesteuertes Alarmsystem erstellen: Eine Aktion auslösen, wenn sich die Lichtverhältnisse erheblich ändern.

Fazit

Durch die Verwendung eines Fotowiderstands mit dem Raspberry Pi Pico 2 W hast du gelernt, analoge Eingaben zu erfassen und auf Änderungen im Umgebungslicht zu reagieren. Dieses Wissen kann für verschiedene Projekte genutzt werden, z. B. für automatische Beleuchtungssysteme, lichtgesteuerte Roboter oder Sicherheitsgeräte, die auf Helligkeitsänderungen reagieren.