Arduino – Controle de uma lâmpada com LDR

No artigo anterior apresentamos como ligar uma lâmpada AC utilizando um relê. Dando continuidade a esse assunto, agora vamos explicar como acionar automaticamente uma lâmpada conforme a luminosidade ambiente, utilizando como sensor o LDR.

LDR

O LDR é um resistor sensível à luz que varia sua resistência conforme é alterada a intensidade luminosa que incide sobre ele. À medida que a intensidade luminosa aumenta (o ambiente fica mais claro) a sua resistência diminui para algumas dezenas de Ohms, e quando a intensidade luminosa diminui (o ambiente fica mais escuro) a sua resistência aumenta para alguns mega Ohms.

Através dessa característica pode-se utilizar esse sensor para detectar a luminosidade do ambiente, para tomar uma decisão como, por exemplo, ligar uma lâmpada, como ocorre nas fotocélulas.

Ele é um sensor de baixo custo e está presente em muitos circuitos eletrônicos que necessitam monitorar a luz ambiente. O seu uso é bem simples, onde através de um circuito divisor resistivo a variação de resistência é convertida em tensão e usada pelo circuito de controle.

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Para fazer a leitura da variação de luminosidade, ou seja, a variação de resistência do LDR, é necessário montar um divisor de tensão, conforme o esquema abaixo:

Você pode montar esse circuito facilmente em um protoboard:

Através do circuito apresentado pode-se calcular o valor da tensão de saída para uma determinada resistência do LDR, através da seguinte fórmula:

Por exemplo, em uma ambiente quase escuro o LDR apresenta resistência de aproximadamente 500 KOhm, e o valor de tensão de saída será:

E em uma ambiente claro a resistência do LDR cai para aproximadamente 300 Ohm. Assim, a tensão de saída será:

Nota-se através dos cálculos que a tensão de saída do conversor aumenta quando a intensidade luminosa aumenta e diminui quando ambiente vai ficando escuro.

Para verificar o valor de conversão AD do Arduino, para a variação de temperatura podemos usar o seguinte sketch:

/*
 * Entrada analógica
 * le o valor do sensor de luminosidade e envia valor para o computador
 */

int sensorPin = 0;    // selecione o pino de entrada ao potenciômetro
int val;

void setup() {
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {
 val = analogRead(sensorPin);    // ler o valor do potenciômetro
 Serial.println(val);            //emvia valor para o pc
 delay(1000);                    //aguarda 1 segundo
}

Abrindo o monitor serial pode verificar a variação do valor de conversão AD.

Montagem do Circuito para Acionamento de lampada com Arduino e LDR

Agora vamos à montagem do circuito completo para controle da lâmpada com Arduino e LDR.

Atenção: Esse projeto utiliza eletricidade (tensão alternada – AC) que pode ser perigosa para quem trabalha com ela e não saiba exatamente o que está fazendo. Apenas reproduza esse projeto com segurança. Caso não tenha o conhecimento necessário para fazer a experiência de maneira segura, faça-o na presença ou sob orientação de alguém mais experiente. Assuma sempre que a sua segurança deve estar em primeiro lugar.

O sketch a seguir fará com que a lâmpada acenda quando estiver escuro, e apague quando estiver claro:

#define VALOR_ESCURO 400      // valor para ligar rele
#define VALOR_CLARO  600      //valor para desligar rele

const  byte rele = 8;       //pino do rele
const  byte sensorPin = 0;  // selecione o pino de entrada ao potenciômetro
int val;                    //variável auxiliar para leitura de valor

void setup() {
 Serial.begin(9600);      //inicia comunicação serial
 pinMode(rele,OUTPUT);    //configura pino do rele como saída
}

void loop() {

 val = analogRead(sensorPin);    // ler o valor do potenciômetro

 Serial.println(val);            //envia valor para o computador

 if(val<VALOR_ESCURO)           //se menor que valor definido
 {
   digitalWrite(rele,HIGH);    //liga rele
 }
 else if(val >=VALOR_CLARO)
 {
   digitalWrite(rele,LOW);    //desliga rele
 }

 delay(500);                  //delay de 0,5 seg        
}

Funcionamento do Arduino LDR

Inicialmente foram definidas duas constantes para o relê e para a entrada do sensor. Na função Setup o pino do relê foi configurado como saída digital. Na função loop, inicialmente é lido o valor da conversão AD no pino A0, e existe uma estrutura de decisão baseada nesse valor. Caso ele esteja abaixo do valor determinado como parâmetro para ambiente escuro (note que este valor pode ser alterado facilmente no #define), o relê é ligado. O rele só será desligado quando o valor lido for maior ou igual ao valor determinado como ambiente claro. Esse valores limites podem ser determinados através do sketch que faz a leitura do LDR, e através de alguns testes pode-se verificar os valores para as condições ambientes submetidas. Pode-se variar os valores limites para adequar a outros ambientes ou determinadas necessidades.

Conclusão

A leitura do LDR é bem tranquila, necessitando apenas da montagem de um divisor de tensão e a correta leitura do canal analógico. O exemplo apresentado pode ser utilizado para automação residencial para verificar a luminosidade do ambiente onde você poderá ligar uma lâmpada, ou outro dispositivo. Pode ser interessante adicionar outros recursos, como temporização, por exemplo, e as lâmpadas só poderão ficar ligadas de segunda a sexta, da hora que acenderem até as 00:00. Para isso basta acrescentar um relógio de tempo real e verificar o horário de desligar. Você pode também utilizar o LDR em conjunto com um sensor de presença em uma garagem, por exemplo, e só acender a lâmpada apenas quando tiver movimento e estiver escuro.

Existem diversas aplicações para o uso do LDR, espero que você possa aplicar em outros circuitos. Conte suas experiências e em qual aplicação pretende usar o LDR.

Para aprender mais sobre Arduino 

Arduino – Primeiros Passos

Arduino UNO

Criando suas próprias bibliotecas para Arduino

Referências

Wikpedia  – LDR

LDR – Light Dependent Resistor

Tutorial Arduino – FBS Eletrônica