Intelligenter Graustufen-Sensor

Ein Graustufensensor ist ein analoger Sensor, der bei Verwendung mit Arduino verschiedene Farben auf dem Boden oder auf der Tischplatte erkennen und entsprechende Signale erzeugen kann. Dies ermöglicht interaktive Farbprojekte und kann auch als Linienverfolgungssensor für Linienverfolgungsroboter oder als Graustufenerkennungssensor für Fußballroboter dienen.

Der Graustufensensor umfasst eine hochhelle weiße LED (Light Emitting Diode) und einen Fotowiderstand. Wenn die LED Papier mit unterschiedlichen Graustufen beleuchtet, variiert das reflektierte Licht. Der Fotowiderstand empfängt dieses reflektierte Licht und sein Widerstand ändert sich je nach Lichtintensität, was die Messung von Graustufenwerten ermöglicht.

Schematische Darstellung

Arbeitsprinzip

Die Hauptkomponenten des Graustufensensors sind:

1. LED: Normalerweise eine weiße LED mit hoher Helligkeit, die die Zieloberfläche beleuchtet.
2. Fotowiderstand (LDR): Empfängt das von der Zieloberfläche reflektierte Licht.

Wenn die LED Oberflächen unterschiedlicher Graustufen (Farben) beleuchtet, werden unterschiedliche Lichtmengen reflektiert:

• Hellere Oberflächen: Reflektieren mehr Licht, was zu einer höheren Lichtintensität führt, die der Fotowiderstand empfängt.
• Dunklere Oberflächen: Reflektieren weniger Licht, was zu einer geringeren Lichtintensität führt, die der Fotowiderstand empfängt.

Der Fotowiderstand ändert seinen Widerstand basierend auf der empfangenen Lichtintensität. Durch eine Spannungsteilerschaltung (normalerweise gebildet durch Reihenschaltung des Fotowiderstands mit einem Festwiderstand) werden die Änderungen der Lichtintensität in Spannungsänderungen umgewandelt. Der analoge Eingangspin des Arduino kann diese Spannungsänderungen lesen und so den Grauwert ermitteln.