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Der ALS-PT19 Lichtsensor ist ein einfacher und zuverlässiger Sensor, der sich ideal für Arduino-Projekte eignet. Mit seiner Fähigkeit, Lichtstärken präzise zu messen, ist er besonders für Einsteiger eine hervorragende Wahl, um in die Welt der Elektronik und Programmierung einzutauchen. In diesem Beitrag zeige ich, wie der Sensor funktioniert, wie er angeschlossen wird und welche spannenden Anwendungen damit möglich sind. https://youtu.be/Ej5mUKod1Ok Der ALS-PT19 Lichtsensor ist nicht nur einfach in der Anwendung, sondern auch extrem kostengünstig. Ich habe diesen Sensor für nur wenige Cent auf AliExpress.com bestellt. Im Vergleich dazu verlangen Händler in Deutschland oft bis zu 8 €, was den Preis deutlich in die Höhe treibt. Hier lohnt es sich, ein wenig Geduld aufzubringen, um durch den Direktkauf beim internationalen Anbieter ordentlich zu sparen.

Aufbau des analogen Lichtsensors ALS-PT19

Der analoge Lichtsensor ALS-PT19 ist eine ideale Wahl, um Projekte mit Lichtmessung oder Lichtschranken zu erweitern. Besonders praktisch ist, dass der Sensor RoHS-konform ist und eine spektrale Reaktion besitzt, die der Wahrnehmung des menschlichen Auges sehr nahekommt. Dies wird durch ein hohes Ablehnungsverhältnis gegenüber Infrarotstrahlung ermöglicht. Der Aufbau ist dabei äußerst simpel: - Der - Pin wird mit Masse (GND) verbunden. - Der + Pin erhält eine Stromversorgung von 2,5V bis 5,5V. - Am OUT-Pin wird die analoge Spannung ausgegeben, die proportional zur einfallenden Lichtmenge steigt. Dank dieser einfachen Handhabung lässt sich der ALS-PT19 schnell und problemlos in unterschiedlichste Projekte integrieren.

Aufbau - ALS-PT19 analoger Lichtsensor Im Beitrag "Arduino Lektion 4: LED mit Fotowiderstand" habe ich dir bereits eine kleine Schaltung mit einem ähnlichen Bauteil vorgestellt: dem Fotowiderstand. Dieser ist zwar deutlich größer als der ALS-PT19, liefert aber ebenso zuverlässig die Werte der Helligkeit. Beide Bauteile bieten einfache Möglichkeiten, Lichtstärken zu messen, wobei der ALS-PT19 durch seine kompakte Bauweise besticht.

Aufbau der Schaltung - ALS-PT19 am Arduino

Durch seinen einfachen Aufbau lässt sich der ALS-PT19 Lichtsensor schnell und einfach mit einem Arduino verbinden. Für die Schaltung benötigst du lediglich folgende Bauteile: - 1x ALS-PT19 Lichtsensor* - 1x Arduino* (z. B. Uno, Nano oder Mega) - 3x Jumper-Kabel* (für die Verbindungen) - Optional: Steckbrett* (Breadboard) für eine flexible Verdrahtung Mit diesen wenigen Komponenten kannst du die Lichtmessung in kürzester Zeit starten.

Hinweis von mir: Die mit einem Sternchen (*) markierten Links sind Affiliate-Links. Wenn du über diese Links einkaufst, erhalte ich eine kleine Provision, die dazu beiträgt, diesen Blog zu unterstützen. Der Preis für dich bleibt dabei unverändert. Vielen Dank für deine Unterstützung! In der nachfolgenden Schaltung integriere ich zusätzlich eine 5 mm LED* welche über einen 220 Ohm Vorwiderstand* an einen digitalen Pin angeschlossen wird.

Schaltung - ALS-PT19 am Arduino mit LED

Programmieren des kleinen Sensors in der Arduino IDE

Der kleine Sensor verfügt über einen analogen Ausgang, welcher mit einem der sechs analogen Eingänge (A0 bis A5) des Mikrocontrollers verbunden wurde und somit mit wenigen Zeilen Code ausgelesen werden kann. Zusätzlich habe ich noch wie erwähnt eine 5 mm LED an einen digitalen PWM Pin angeschlossen. Diese LED leuchtet um so stärker, je weniger der Sensor beleuchtet wird. //analoger Lichtsensor ALS-PT19 am //analogen Pin A0 angeschlossen #define sensor A0 //LED am digitalen PWM Pin D3 angeschlossen #define led 3 void setup() { //beginn der seriellen Kommunikation mit 115200 Baud Serial.begin(9600); //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert pinMode(sensor, INPUT); //der Pin der LED wird als Ausgang definiert pinMode(led, OUTPUT); } void loop() { //auslesen des Sensorwertes unsigned int value = analogRead(sensor); //mappen des Wertes welcher zwischen 0 und 1023 sein kann //auf den gültigkeitbereich eines PWM Signals (0 bis 255) byte brightness = map(value, 0, 1023, 0,255); //schreiben der Helligkeit an die LED mit einem PWM Signal analogWrite(led, brightness); //ausgeben des Sensorwertes auf der seriellen Schnittstelle Serial.println(value); //einlegen einer kleinen Pause von 50 Millisekunden delay(50); }

Lichtsensor & Laserdiode als Lichtschranke

Eine der einfachsten Anwendungen des analogen Lichtsensors ALS-PT19 ist die Verwendung in Kombination mit einer Laserdiode als Lichtschranke. Hierbei wird der Laserstrahl auf den Sensor gerichtet, und solange der Strahl nicht unterbrochen wird, misst der Sensor eine konstante Lichtintensität. Sobald der Strahl unterbrochen wird, erkennt der Sensor den Abfall der Lichtintensität, was zur Auslösung eines Signals genutzt werden kann. Diese einfache, aber effektive Technik eignet sich hervorragend für Projekte wie Sicherheitsvorrichtungen, Zählmechanismen oder automatische Türen. Für den Aufbau benötigst du: - einen analogen Lichtsensor ALS-PT19*, - eine Laserdiode*, - einige Jumper-Kabel*, - einen Arduino* Je nach Abstand kann auch eine ultrahelle LED ausreichend sein!

Da ich die Laserdiode sowie den Sensor auf einem Breadboard stecken möchte, habe ich mir zwei 3fach Buchsenleisten mit langen Beinchen genommen und diese mit einer Flachzange um 90° abgewinkelt. Vorsicht bei der Nutzung der Laserdiode (650 nm) Laser können gefährlich sein, wenn sie falsch verwendet werden. Hier ein paar wichtige Hinweise, um dich und andere zu schützen: - Schau niemals in den Laserstrahl – ernsthafte Augenschäden drohen! - Nutze eine Schutzbrille und halte den Laser von Kindern fern. - Handle verantwortungsvoll, die Nutzung erfolgt auf eigenes Risiko. Schaltung - Lichtschranke mit ALS-PT19 und Laserdiode am Arduino Mit einer starken Laserdiode* kann man eine Lichtschranke aufbauen und damit eine Tür oder ähnliches Überwachen.

Schaltung - ALS-PT19 mit Laserdiode am Arduino Arduino UNO R3ALS-PT19-GNDOUTAO+3.3VPiezo BuzzerPin 1D3Pin 2GNDLaserdiode-GND+5VSD8 Programmieren in der Arduino IDE Die Laserdiode benötigt einen digitalen Pin über welchen wir diese aktivieren und deaktivieren können. In der Funktion setup wird dieser Pin einfach auf HIGH gesetzt. //analoger Lichtsensor ALS-PT19 am //analogen Pin A0 angeschlossen #define sensor A0 //der Pin der Laserdiode ist am digitalen Pin D8 angeschlossen #define laserDiode 8 //der Pin des Piezo Buzzers ist am digitalen Pin D3 angeschlossen #define buzzer 3 //Wert für den Alarm, bei unterschreiten soll ein Alarmton //über den Piezo Buzzer erzeugt werden const unsigned int ALARM_THRESHOLD = 600; void setup() { //beginn der seriellen Kommunikation mit 115200 Baud Serial.begin(9600); //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert pinMode(sensor, INPUT); //der Pin der Laserdiode wird als Ausgang definiert pinMode(laserDiode, OUTPUT); //der Pin des Piezo Buzzers wird als Ausgang definiert pinMode(buzzer, OUTPUT); //aktivieren der Laserdiode digitalWrite(laserDiode, HIGH); } void loop() { //auslesen des Sensorwertes unsigned int value = analogRead(sensor); //Wenn der aktuelle Wert des analogen Lichtsensors //den Schwellwert unterschreitet, dann... if(value //einen Ton mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer //Dauer von 150 ms. erzeugen. tone(buzzer, 1000, 150); } } Schaltung - Zähler mit Lichtschranke & Segmentanzeige, ALS-PT19 und Laserdiode am Arduino Über die Segmentanzeige* können wir einen Zähler anzeigen lassen und damit entweder Besucher zählen oder Stückgut auf einem Förderband zählen.

Schaltung - Lichtschranken mit Segmentanzeige Die Schaltung erweitern wir um die Segmentanzeige welche zwei digitale Pins belegt und die Stromversorgung von der Laserdiode abzweigt. Arduino UNO R3SegmentanzeigeCLKD5DIOD4VCC5VGNDGND Programmieren in der Arduino IDE Im Programm integrieren wir die Bibliothek TM1637Display welche vom GitHub Repository chamie / TM1637 als ZIP-Datei heruntergeladen werden kann. #include //Einbinden der Bibliothekt zum ansteuern des Displays #include //Pin CLK von der Segmentanzeige am digitalen Pin D5 angeschlossen #define CLK 5 //Pin DIO von der Segmentanzeige am digitalen Pin D4 angeschlossen #define DIO 4 //analoger Lichtsensor ALS-PT19 am //analogen Pin A0 angeschlossen #define sensor A0 //der Pin der Laserdiode ist am digitalen Pin D8 angeschlossen #define laserDiode 8 //der Pin des Piezo Buzzers ist am digitalen Pin D3 angeschlossen #define buzzer 3 //Wert für den Alarm, bei unterschreiten soll ein Alarmton //über den Piezo Buzzer erzeugt werden const unsigned int ALARM_THRESHOLD = 600; //erzeugen des Display Objektes mit den Parametern für die PINs TM1637Display display(CLK, DIO); unsigned int index = 0; void setup() { //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert pinMode(sensor, INPUT); //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert pinMode(sensor, INPUT); //der Pin der Laserdiode wird als Ausgang definiert pinMode(laserDiode, OUTPUT); //der Pin des Piezo Buzzers wird als Ausgang definiert pinMode(buzzer, OUTPUT); //aktivieren der Laserdiode digitalWrite(laserDiode, HIGH); //setzen der maximalen Helligkeit an der Segmentanzeige display.setBrightness(10); uint8_t data = { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff }; //Setzt die Anzahl der möglichen Segmente. display.setSegments(data); //Anzeigen des Counters mit führenden Nullen display.showNumberDec(index, true, 4, 4); } void loop() { //auslesen des Sensorwertes unsigned int value = analogRead(sensor); //Wenn der aktuelle Wert des analogen Lichtsensors //den Schwellwert unterschreitet, dann... if (value //einen Ton mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer //Dauer von 150 ms. erzeugen. tone(buzzer, 1000, 150); //erhöhen des Indexes für den Counter sowie ausgeben auf //der Segmentanzeige display.showNumberDec(++index, true, 4, 4); //eine Pause von 500 Millisekunden einlegen delay(500); } }

Downloads

Programm: auslesen des analogen Lichtsensors ALS-PT19Herunterladen Programm: analoger Lichtsensor ALS-PT19 & LEDHerunterladen Programm: Lichtschranke mit ALS-PT19 & LaserdiodeHerunterladen Programm: Lichtschranke mit ALS-PT19, Laserdiode & SegmentanzeigeHerunterladen

Vergleich - ALS-PT19 und Fotowiderstand

Vergleichen wir noch kurz den Lichtsensor mit einem Fotowiderstand, mit welchem wir ebenso das einfallende Licht "messen" können.

Schaltung - Fotowiderstand und ALS-PT19 am Arduino Der sehr einfache Fotowiderstand liefert einen Wert für einfallendes Licht, jedoch sehr ungenau und bei mir in einer Range von 7 bis maximal 731, wobei der Gültigkeitsbereich von analogen Werten am Arduino zwischen 0 und 1023 sind. Hier ist der ALS-PT19 deutlich genauer, bzw. liefert eine größere Range.

In diesem Beitrag möchte ich dir zeigen, wie du einen analogen Lichtsensor via Grove Schnittstelle am Arduino mit der Entwicklungsumgebung DUINO EDU programmierst.

Die Entwicklungsumgebung DUINO EDU habe ich dir bereits im Beitrag Arduino Programmierung mit DUINO EDU vorgestellt und kleine Schaltungen mit Sensoren / Aktoren gezeigt. - DUINO EDU #1 – Grove LED, - DUINO EDU #2 – Grove Button Shield, - DUINO EDU – LED, Helligkeit per serieller Schnittstelle steuern Hier soll es nun darum gehen, wie du einen analogen Lichtsensor anschließt und den Sensorwert auswerten kannst.

analoger Lichtsensor mit Grove Schnittstelle

Rückseite des analogen Lichtsensors

Benötigte Ressourcen für den Nachbau der Schaltung

Wenn du die nachfolgende Schaltung nachbauen möchtest, dann benötigst du: - einen Arduino UNO, - ein USB-Datenkabel, - ein Base Shield v2, - ein Grove Lichtsensor, - eine Grove LED, - zwei Grove Kabel

Bauteile - Schaltung analoger Lichtsensor & LED am Arduino UNO Zusätzlich verwende ich noch Grove Wrapper, um die Platinen der Sensoren / Aktoren aneinander zu reihen. Das hat den Vorteil, dass diese nicht auf dem Schreibtisch wild herumfliegen.

Sensoren / Aktoren auf Grove Wrapper

Aufbau der Schaltung und programmieren in DUINO EDU

Im nachfolgenden YouTube-Video zeige ich dir, wie du den analogen Lichtsensor an den Arduino UNO anschließt und in der Entwicklungsumgebung DUINO EDU programmierst. https://youtu.be/vVIC2d_tG9Q

Aufbau der Schaltung

Der Lichtsensor ist ein analoger Baustein und muss daher an einen der freien analogen Pins A0 bis A3 angeschlossen werden. Den Wert vom Lichtsensor wollen wir dann auf eine LED visualisieren und somit muss diese an einen PWM Pin D3, D5, D6, D9, D10, D11 angeschlossen werden.

Aufbau der Schaltung - Arduino UNO mit analogem Lichtsensor & LED

Programmieren in DUINO EDU

Der analoge Lichtsensor gibt Werte zwischen 0 und 1023 zurück, je nachdem wie hell die Umgebung ist. Diesen Wert können wir nun auf ein PWM Signal mappen / zuweisen und somit die Helligkeit oder die Blinkfrequenz einer Leuchtdiode steuern. Aus der Helligkeit lässt sich jedoch kein Lux-Wert ableiten! Beispiel 1 - steuern der Helligkeit einer LED mit dem Lichtsensor Das PWM Signal für die Helligkeit der LED liegt zwischen 0 und 255, dieses hatte ich dir bereits im Beitrag DUINO EDU – LED, Helligkeit per serieller Schnittstelle steuern gezeigt.

Programm - Lichtsensor zum steuern der Helligkeit am Arduino Hier nun der kleine Code als ZIP-Datei. DUINO EDU - Lichtsensor & LED - steuern der HelligkeitHerunterladen Beispiel 2 - steuern der Blinkfrequenz einer LED Mit nur wenigen Handgriffen können wir das kleine Programm so umstellen, dass wir die LED abhängig von dem Umgebungslicht zum Blinken bringen.

Bisher habe ich LEDs nur als Lichtquelle genutzt um Zustände anzuzeigen, das es auch anders geht möchte ich in diesem Beitrag zeigen. Um eine Lichtintensität zu messen gibt es den relativ günstigen Fotowiderstand (im 10er Pack für knapp 1€ über ebay.de).

Fotowiderstand Dieses Bauteil habe ich bereits in einem meiner ersten Beiträge auf diesem Blog vorgestellt Arduino Lektion 4: LED mit Fotowiderstand. Jedoch möchte ich in diesem Beitrag auf die Verwendung einer LED als Lichtsensor eingehen.

Funktionsweise

Um die Funktionsweise zu erläutern müssen wir uns erst einmal eine LED genauer anschauen. Eine LED ist eine Diode. Eine Diode ist mit einer Sperrschicht ausgestattet, je nach Größe (Bauform, und Wert) der Diode ist diese mal größer und mal kleiner. Bei einer LED ist diese sehr gering (eine LED soll ja eigentlich nur leuchten).  Durch das beleuchten der LED werden Elektronen in der Sperrschicht von den Photonen abgegeben. Der Arduino kann am analogen Pin eine eingehende Spannung von max. 5V erkennen. Dieser Wert kann zwischen min. 0 (0V) und max. 1023 (5V) liegen. 

benötigte Bauteile

1x Arduino UNO, 1x Breadboard,  1x LED, gelb, 5mm 2x Breadboardkabel, 10cm, männlich - männlich

Aufbau der Schaltung

Die LED wird mit der Anode (+) an GND und mit der Kathode (-) an den analogen Pin A0 angeschlossen.

Schaltung - LED als Lichtsensor

Quellcode

//LED am analogen Pin A0 angeschlossen #define ledSensor A0 void setup() { //beginn der seriellen Kommunikation Serial.begin(9600); } void loop() { //lesen des aktuellen Wertes vom analogen Pin int value = analogRead(ledSensor); //Ausgabe des gelesenen Wertes auf der seriellen Schnittstelle Serial.println(value); } Ausgabe auf dem seriellen Plotter Die Arduino IDE verfügt über einen seriellen Plotter über diesen kann man Zahlenwerte in einem Liniendiagramm anzeigen lassen. Ab der Version 1.8.10 kann man sogar mehr als eine Linie anzeigen lassen. (Wie das funktioniert habe ich im Beitrag neue Funktionen der Arduino IDE Version 1.8.10 (Release Sept. 2019) erläutert.)

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