Самодельный измеритель освещённости (люксметр) на BH1750, ARDUINO и Nokia 5110

12.02.2019Вольтик.руПодключение модулей Arduino, Проекты на Arduino8

Всем привет! Сегодня мы продолжим создавать крутые устройства на основе ЖК-дисплея Nokia 5110. На это раз мы соберём люксметр (измеритель освещённости), используя высокочувствительный люксметр BH1750.

Освещённость (измеряется в люксах) — световой поток, падающий на поверхность единичной площади. Она показывает воспринимаемое человеком количество света. Эта величина является редуцированной — в отличие от энергетических, такие величины скорректированы согласно различной чувствительности человеческого глаза к излучениям с различными длинами волн. (См. — спектральная световая эффективность монохроматического излучения.)

Освещённость можно измерить в любой точке пространства, на любом расстоянии от источника света. И эта величина характеризует световой поток с точки зрения восприятия именно человеческим глазом. Таким образом, люксметр позволяет определить, насколько хорошо освещено то или иное пространство. И именно такое устройство мы и будем создавать в ходе этого руководства.

На рисунке справа — уже собранное устройство, измеряющее освещённость снаружи ярким утром.

Самодельный измеритель освещённости (люксметр) на BH1750, ARDUINO и Nokia 5110

Для проекта нам понадобятся следующие компоненты:

BH1750 — цифровой датчик освещённости с превосходными точностью и диапазоном измерения. Он подключается к микроконтроллеру или процессору посредством шины I²C.

Этот модуль наиболее удобен для получения данных об окружающем освещении и широко используется для регулировки ЖК-дисплеев и подсветки клавиатуры мобильных устройств.

Некоторые характеристики датчика BH1750:

Шина I²C (поддерживаются скоростные режимы Fast и Standard)
Спектральная чувствительность примерно соответствует чувствительности человеческого глаза
Преобразователь освещённости в цифровые данные. Широкий диапазон и высокое разрешение (1–65535 люкс)
Низкий ток благодаря функции выключения
Подавление шумов освещения 50 и 60 Гц
Возможность выбора из 2‑х типов адреса ведомого устройства
Измерения с учётом и без учёта влияния оптического окна (с использованием этой функции возможно измерить минимум 0,11 лк, максимум 100 000 лк)
Малые колебания измерения (±20%).

Схема

Соедините элементы, как показано на нижеследующей схеме, созданной с помощью программы Fritzing (полный обзор программы по ссылке).

Датчик BH1750 оснащён встроенным 16‑битным АЦП, который может напрямую передавать цифровой сигнал по протоколу I²C, поэтому датчик подключается к выводам интерфейса I²C платы Arduino (аналоговые выводы 4 (SDA) и 5 (SCL)).

Таблица соединения выводов приведена ниже:

BH1750	Arduino Uno
VCC	5V
GND	GND
SCL	A5
SDA	A4

Подробное руководство, как использовать модуль дисплея от Nokia 5110 совместно с платформой Arduino, можно найти здесь. Оно поможет лучше понять принцип работы дисплея и способ его подключения к плате Arduino.

На всякий случай таблица подключения выводов дисплея и платы (согласно схеме), используемая именно в этом проекте, приведена ниже:

LCD Nokia 5110	Arduino Uno
Pin 1(RST)	D12
Pin 2(CE)	D11
Pin 3(DC)	D10
Pin 4(DIN)	D9
Pin 5(CLK)	D8
Pin 6(VCC)	VCC
Pin 7(LIGHT)	GND
Pin 8(GND)	GND

Перепроверьте подключение всех элементов, прежде чем приступать к коду.

Код

Как и во многих наших проектах, чтобы упростить работу с датчиком освещённости BH1750, нам понадобится для него библиотека. В рамках этого проекта мы будем использовать библиотеку BH1750.h, которую можно найти здесь. Скачайте библиотеку и установите её в среду разработки Arduino IDE, распаковав и скопировав её в папку среды, в которой находятся библиотеки.

Для дисплея Nokia 5110 нам понадобится библиотека LCD5110_Graph.h, которую можно скачать отсюда. Её также необходимо установить в среду разработки. Дополнительную информацию о дисплее Nokia 5110 можно найти в руководстве, которое упоминалось выше.

После установки библиотек, можно запустить среду Arduino IDE и приступить к работе.

Первое, что мы делаем в нашем коде, это включаем библиотеки, которые собираемся использовать: для датчика BH1750 и дисплея Nokia 5110, а также библиотеку для интерфейса I²C.

//Written by Nick Koumaris
//info@educ8s.tv
//educ8s.tv

#include "LCD5110_Graph.h"
#include "Wire.h"
#include "BH1750.h"

//Written by Nick Koumaris

//info@educ8s.tv

//educ8s.tv

#include "LCD5110_Graph.h"

#include "Wire.h"

#include "BH1750.h"

Далее мы определяем выводы, к которым подключается дисплей, а также указываем шрифт и названия файлов с изображениями.

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);
extern unsigned char BigNumbers[];
extern uint8_t splash[];
extern uint8_t ui[];

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];

extern uint8_t splash[];

extern uint8_t ui[];

Далее создаём объект датчика BH1750 и объявляем строку, в которой будет находиться вся информация, получаемая от датчика.

BH1750 lightSensor;
String light;

1 2	BH1750 lightSensor; String light;

Теперь можно перейти к функции setup(). Как мне кажется, назначение команд в этой функции легко понять. Запускается связь по шине I²C, далее инициализируется ЖК-дисплей (LCD), настраивается шрифт и выводится на экран стартовое изображение.

void setup() {

 lightSensor.begin();
 lcd.InitLCD();
 lcd.setFont(BigNumbers);
 lcd.clrScr();
 lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);
 lcd.update();  
 delay(3000);

}

void setup() {

lightSensor.begin();

lcd.InitLCD();

lcd.setFont(BigNumbers);

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);

lcd.update();

delay(3000);

}

Система ждёт пару секунд (чтобы стартовое изображение отображалось некоторое время) и переходит к функции loop().

Теперь рассмотрим функцию loop(). Функция loop() довольно простая. Первая команда инициализирует строку, установив её длину в 0. Следующая команда считывает показания с датчика освещённости. Затем очищается дисплей. На дисплей выводится изображение интерфейса пользователя, а затем, после преобразования, выводятся данные датчика.

Задержка нужна для паузы между считываниями показаний датчика.

void loop() {

 int stringLength=0;

 uint16_t lux = lightSensor.readLightLevel();

 light = String(lux);
 stringLength = light.length();

 lcd.clrScr();
 lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);
 printLight(stringLength);
 lcd.update();

 delay(150);
}

void loop() {

int stringLength=0;

uint16_t lux = lightSensor.readLightLevel();

light = String(lux);

stringLength = light.length();

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);

printLight(stringLength);

lcd.update();

delay(150);

}

Последняя часть кода — функция, которая служит для вывода на дисплей данных из строки.

void printLight(int length)
{
  switch(length)
  {
    case 1:  lcd.print(light,68,22); break;
    case 2:  lcd.print(light,54,22); break;
    case 3:  lcd.print(light,40,22); break;
    case 4:  lcd.print(light,26,22); break;
    case 5:  lcd.print(light,12,22); break;
    default:  lcd.print(light,0,22); break;
  }
}

void printLight(int length)

{

switch(length)

{

case 1: lcd.print(light,68,22); break;

case 2: lcd.print(light,54,22); break;

case 3: lcd.print(light,40,22); break;

case 4: lcd.print(light,26,22); break;

case 5: lcd.print(light,12,22); break;

default: lcd.print(light,0,22); break;

}

Полный код приведён ниже, а также доступен в файле.

#include "LCD5110_Graph.h"
#include "Wire.h"
#include "BH1750.h"

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);
extern unsigned char BigNumbers[];
extern uint8_t splash[];
extern uint8_t ui[];

BH1750 lightSensor;
String light;

void setup() {

 lightSensor.begin();
 lcd.InitLCD();
 lcd.setFont(BigNumbers);
 lcd.clrScr();
 lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);
 lcd.update();  
 delay(3000);

}

void loop() {

 int stringLength=0;

 uint16_t lux = lightSensor.readLightLevel();

 light = String(lux);
 stringLength = light.length();

 lcd.clrScr();
 lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);
 printLight(stringLength);
 lcd.update();

 delay(150);
}

void printLight(int length)
{
  switch(length)
  {
    case 1:  lcd.print(light,68,22); break;
    case 2:  lcd.print(light,54,22); break;
    case 3:  lcd.print(light,40,22); break;
    case 4:  lcd.print(light,26,22); break;
    case 5:  lcd.print(light,12,22); break;
    default:  lcd.print(light,0,22); break;
  }
}

#include "LCD5110_Graph.h"

#include "Wire.h"

#include "BH1750.h"

LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];

extern uint8_t splash[];

extern uint8_t ui[];

BH1750 lightSensor;

String light;

void setup() {

lightSensor.begin();

lcd.InitLCD();

lcd.setFont(BigNumbers);

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);

lcd.update();

delay(3000);

}

void loop() {

int stringLength=0;

uint16_t lux = lightSensor.readLightLevel();

light = String(lux);

stringLength = light.length();

lcd.clrScr();

lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);

printLight(stringLength);

lcd.update();

delay(150);

}

void printLight(int length)

{

switch(length)

{

case 1: lcd.print(light,68,22); break;

case 2: lcd.print(light,54,22); break;

case 3: lcd.print(light,40,22); break;

case 4: lcd.print(light,26,22); break;

case 5: lcd.print(light,12,22); break;

default: lcd.print(light,0,22); break;

}

Если вы заранее произвели всю необходимую подготовку (установка библиотек, например), вы можете свободно скопировать этот код в среду Arduino IDE и прошить в вашу плату Arduino.

Демонстрация

Скопируйте код в среду разработки Arduino IDE и загрузите в плату Arduino. На дисплее должно появиться изображение, как на рисунке ниже. Не забудьте скопировать файлы с изображениями в папку с примером среды Arduino IDE.

На этом всё. Как обычно, дайте знать, если у вас возникли какие-либо вопросы, в секции комментариев.

Самые популярные материалы в блоге

За все время

За сегодня

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

8 комментариев. Оставить новый

Андрей

01.06.2019 23:01

Добрый вечер. Решил попробовать сделать так же, все припаял и настало время программировать. Скопировал код, вставил, при компиляции выдает ошибку

Ответить

Вольтик.ру

03.06.2019 15:46

Здравствуйте! Напишите пожалуйста код ошибки, которую получаете при загрузке

Ответить

Макс

14.04.2020 03:37

Тоже не работает:
lcd.drawBitmap(0, 0, splash, 84, 48);
lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);
printLight(stringLength);
вот эти строчки комментируешь, компилируется

Ответить

Никита

14.07.2021 22:17

Ошибка, не работает
Arduino: 1.8.15 (Windows 7), Плата:”Arduino Uno”

C:\Users\843E~1\AppData\Local\Temp\cchuZ07F.ltrans0.ltrans.o: In function setup':

C:\Users\Никита\Desktop\sketch_jul14a/sketch_jul14a.ino:19: undefined reference to splash’

C:\Users\Никита\Desktop\sketch_jul14a/sketch_jul14a.ino:19: undefined reference to splash'

C:\Users\843E~1\AppData\Local\Temp\cchuZ07F.ltrans0.ltrans.o: In function loop’:

C:\Users\Никита\Desktop\sketch_jul14a/sketch_jul14a.ino:35: undefined reference to ui'

C:\Users\Никита\Desktop\sketch_jul14a/sketch_jul14a.ino:35: undefined reference to ui’

collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

exit status 1

Ошибка компиляции для платы Arduino Uno.

Ответить

Jaka

15.12.2023 16:35

Здраствуйте…Код дает ошибку.Как исправить?
exit status 1

Compilation error: LCD5110_Graph.h: No such file or directory

Ответить

supportvoltiq

15.12.2023 17:33

Добрый день!

Вам необходимо установить библиотеку LCD5110_Graph.h. Для этого скачайте zip-архив с библиотекой (https://github.com/MisaZhu/Arduino/tree/master/libraries/LCD5110_Graph) и поместите его по адресу “< ваша папка со скетчами>\libraries” не распаковывая.

Обычно папку со скетчами можно найти по адресу “C:\Users\user\Documents\Arduino\”, где user – ваше имя пользователя.

Ответить

Aliya

17.12.2023 20:23

Ошибка компиляции для платы Arduino Uno
Можете помочь?
C:\Users\Notnik_kg\AppData\Local\Temp\.arduinoIDE-unsaved20231117-11696-nt3seu.3czuh\sketch_dec17a/sketch_dec17a.ino:35: undefined reference to `ui’
collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

exit status 1

Compilation error: exit status 1

Ответить

supportvoltiq

18.12.2023 10:33

Добрый день!

Ошибка говорит о том, что у вас в программе не объявлена переменная “ui”. Перепроверьте скетч и убедитесь, что там присутствует строка “extern uint8_t ui[];”, как указано в примере.

Ответить

Самодельный измеритель освещённости (люксметр) на BH1750, ARDUINO и Nokia 5110

Для проекта нам понадобятся следующие компоненты:

Схема

Код

Демонстрация

Самые популярные материалы в блоге

За все время

За сегодня

8 комментариев. Оставить новый

Добавить комментарий Отменить ответ