Arduino 入门教程GO 第十五章 光敏电阻与热敏电阻的应用

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[md]## 一、光敏电阻与热敏电阻的应用

有时候，探测周围的环境并不需要太复杂的模块，一些简单的电子元件就可以当做传感器使用，例如我们今天要用到的光明电阻和热敏电阻就是这样一种元器件。

## 二、实验器材

+ UNO控制板：1块

+ 光敏电阻：1个

+ 热敏电阻：1个

+ 220Ω电阻：2个

+ LED灯：1个

+ 面包板：1块

## 三、连线示意图

图15-1

## 四、硬件连接图

图15-2

## 五、硬件知识要点

光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。

**主要参数与特性：**

**光电流、亮电阻：**

光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。


**暗电流、暗电阻：**

光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。


**灵敏度：**

灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。


**光谱响应：**

光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。


**光照特性：**

光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。


**伏安特性曲线：**

伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏器件来说，其光电流随外加电压的增大而增大。


**温度系数：**

光敏电阻的光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。


**额定功率：**

额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率，当温度升高时，其消耗的功率就降低。


## 六、程序编写[/md]

1. int sensorPin = A0; // 模拟输入引脚
   
2. int ledPin = 13; // led 指示灯引脚
   
3. int sensorValue = 0; // 模拟输入数值变量
   
4. void setup()
   
5. {
   
6. pinMode(ledPin, OUTPUT);
   
7. }
   
8. void loop()
   
9. {
   
10. sensorValue = analogRead(sensorPin); // 读取电位器电压值
    
11. digitalWrite(ledPin, HIGH); // 点亮 led
    
12. delay(sensorValue); // 使用读取的这个模拟量值作为演示时间，单位 ms，范围 0-
    
13. 1023；
    
14. digitalWrite(ledPin, LOW); // 熄灭 led
    
15. delay(sensorValue); // 使用读取的这个模拟量值作为演示时间，单位 ms，范围 0-
    
16. 1023；
    
17. }

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## 七、程序知识要点

loop()

在 setup() 函数中初始化和定义了变量，然后执行 loop() 函数。顾名思义,该函数在程序运行过程中不断的循环，根据一些反馈,相应改变执行情况。通过该函数动态控制控制器的各项操作。

示例[/md]

1. int buttonPin = 3;
   
2. // setup 中初始化串口和按键针脚.
   
3. void setup()
   
4. {
   
5.   beginSerial(9600);
   
6.   pinMode(buttonPin, INPUT);
   
7. }
   
8. 
   
9. // loop 中每次都检查按钮,如果按钮被按下,就发送信息到串口
   
10. void loop()
    
11. {
    
12.   if (digitalRead(buttonPin) == HIGH)
    
13.     serialWrite('H');
    
14.   else
    
15.     serialWrite('L');
    
16. 
    
17.   delay(1000);
    
18. }

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## 八、拓展阅读

同光敏电阻相似的还有我们的热敏电阻

上图是一种测温型NTC热敏电阻，由于热敏电阻应用广泛，种类繁多，这里进针一种进行讲解，NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC 热敏电阻材料。由于热敏电阻与温度的变化曲线是非线性的，而 8位单片机的计算能力有限，所以为了简单实用，摒弃了复杂的计算公式，采用查表法算取温度值。温度精度值取决于 AD 采样精度、温度表格精度和热敏电阻精度。

硬件链接的方法与光敏电阻相同，在这里不单独示图

具体程序如下：
[/md]

1. int sensorPin = A0; // 模拟输入引脚
   
2. int ledPin = 13; // led 指示灯引脚
   
3. int sensorValue = 0; // 模拟输入数值变量
   
4. void setup() {
   
5. // 声明引脚为输出模式
   
6. pinMode(ledPin, OUTPUT);
   
7. }
   
8. void loop() {
   
9. // 读取电位器电压值
   
10. sensorValue = analogRead(sensorPin);
    
11. digitalWrite(ledPin, HIGH);
    
12. // 使用读取的这个模拟量值作为演示时间，单位 ms，范围 0-1023
    
13. delay(sensorValue);
    
14. digitalWrite(ledPin, LOW);
    
15. // 使用读取的这个模拟量值作为演示时间，单位 ms，范围 0-1023
    
16. delay(sensorValue);
    
17. }

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