Arduino с датчиком освещенности BH1750

BH1750 — это 16-битный датчик освещенности. В этом руководстве вы узнаете, как использовать датчик освещенности BH1750 с платой Arduino. Датчик взаимодействует с микроконтроллером по протоколу I2C.

Вы узнаете, как подключить датчик к плате Arduino, установить необходимые библиотеки и использовать простой скетч для отображения показаний датчика в Serial Monitor.

В этом руководстве рассматриваются следующие темы:

Знакомство с датчиком освещенности BH1750
Распиновка BH1750
Интерфейс I2C датчика BH1750
BH1750: чтение освещенности с Arduino

Знакомство с датчиком освещенности BH1750 

BH1750 — это 16-битный датчик освещенности, который взаимодействует по протоколу I2C. Он выдает результаты измерений освещенности в люксах (lux — единица измерения освещенности в системе СИ). Датчик может измерять минимум 1 люкс и максимум 65535 люкс.

Датчик может поставляться на различных платах расширения. Смотрите фотографии ниже. На обоих изображениях представлен датчик BH1750.

Платы расширения датчика освещенности BH1750

Характеристики BH1750 

Вот список характеристик датчика BH1750. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с даташитом датчика BH1750.

Интерфейс шины I2C
Спектральная чувствительность приближена к восприятию человеческого глаза
Встроенный преобразователь освещенности в цифровой сигнал
Диапазон: 1 – 65535 люкс
Низкое потребление тока благодаря функции отключения питания
Функция подавления шума от освещения 50 Гц / 60 Гц
Возможность выбора двух различных I2C slave-адресов
Малая погрешность измерений (+/- 20%)
Очень малое влияние инфракрасного излучения
Поддержка режима непрерывных измерений
Поддержка режима однократного измерения

Режимы измерения 

Датчик поддерживает два различных режима измерения: режим непрерывного измерения и режим однократного измерения. Каждый режим поддерживает три различных режима разрешения.

Режим низкого разрешения	Точность 4 люкс	Время измерения 16 мс
Режим высокого разрешения	Точность 1 люкс	Время измерения 120 мс
Режим высокого разрешения 2	Точность 0,5 люкс	Время измерения 120 мс

В режиме непрерывного измерения датчик постоянно измеряет значения освещенности. В режиме однократного измерения датчик измеряет значение освещенности один раз, после чего переходит в режим отключения питания.

Применение 

BH1750 — это датчик освещенности, поэтому его можно использовать в самых разных проектах. Например:

для определения, день сейчас или ночь;
для регулировки или включения/выключения яркости светодиодов в зависимости от окружающего освещения;
для регулировки яркости ЖК-дисплеев и экранов;
для определения, горит ли светодиод;
…

Распиновка BH1750 

Вот распиновка BH1750:

VCC	Питание датчика (3,3 В или 5 В)
GND	Общий GND
SCL	Вывод SCL для I2C-связи
SDA (Data)	Вывод SDA для I2C-связи
ADD*	Выбор адреса

Вывод ADD используется для установки I2C-адреса датчика. Если напряжение на этом выводе меньше 0,7VCC (вывод оставлен свободным или подключен к GND), I2C-адрес будет 0x23. Но если напряжение выше 0,7xVCC (вывод подключен к VCC), адрес будет 0x5C. Кратко:

Вывод ADD свободный или подключен к GND → адрес: 0x23
Вывод ADD подключен к VCC → адрес: 0x5C

Интерфейс I2C датчика BH1750 

Датчик освещенности BH1750 поддерживает интерфейс I2C.

Вы можете подключить датчик BH1750 к Arduino, используя стандартные выводы I2C (это выводы для Arduino UNO, если вы используете другую модель, проверьте её выводы I2C):

BH1750	Arduino
SCL	A5
SDA	A4

BH1750: чтение освещенности с Arduino 

Теперь, когда вы лучше знакомы с датчиком BH1750, давайте его протестируем. В этом разделе мы создадим простой проект, который считывает освещенность и отображает её в Serial Monitor Arduino IDE.

Необходимые компоненты 

Для выполнения этого руководства вам понадобятся следующие компоненты:

Датчик освещенности BH1750
Arduino (читайте Лучшие стартовые наборы Arduino)
Макетная плата (опционально)
Соединительные провода (опционально)

Вы можете воспользоваться ссылками выше или перейти непосредственно на MakerAdvisor.com/tools, чтобы найти все компоненты для ваших проектов по лучшей цене!

Схема подключения — Arduino с BH1750 

Подключите датчик BH1750 к выводам I2C Arduino. Вы можете использовать следующую схему подключения.

Вы также можете воспользоваться следующей таблицей:

BH1750	Arduino
VCC	5V
GND	GND
SCL	A5
SDA (Data)	A4
ADD*	Не подключать

Не подключая вывод ADD, мы выбираем I2C-адрес 0x23. Подключите его к 3,3 В, чтобы выбрать адрес 0x5C.

Установка библиотеки BH1750 

Существует несколько библиотек для чтения данных с датчика BH1750. Мы будем использовать библиотеку BH1750 от Christopher Laws. Она совместима с ESP32, ESP8266 и Arduino.

Откройте Arduino IDE и перейдите в Sketch > Include Library > Manage Libraries. Должен открыться менеджер библиотек.

Найдите «BH1750» в поле поиска и установите библиотеку BH1750 от Christopher Laws.

Код — чтение датчика освещенности BH1750 

Скопируйте следующий код в Arduino IDE. Этот код просто считывает освещенность в люксах и отображает значения в Serial Monitor. Это пример кода из библиотеки под названием BH1750test (вы можете найти его в File > Examples > BH1750 > BH1750test).

/*
  Example of BH1750 library usage. This example initialises the BH1750 object using the default high resolution continuous mode and then makes a light level reading every second.
*/

#include <Wire.h>
#include <BH1750.h>

BH1750 lightMeter;

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

  // Initialize the I2C bus (BH1750 library doesn't do this automatically)
  Wire.begin();
  // On esp8266 you can select SCL and SDA pins using Wire.begin(D4, D3);
  // For Wemos / Lolin D1 Mini Pro and the Ambient Light shield use Wire.begin(D2, D1);

  lightMeter.begin();

  Serial.println(F("BH1750 Test begin"));
}

void loop() {
  float lux = lightMeter.readLightLevel();
  Serial.print("Light: ");
  Serial.print(lux);
  Serial.println(" lx");
  delay(1000);
}

Посмотреть исходный код

Библиотека также предоставляет другие примеры, которые стоит изучить.

Как работает код 

Мы начинаем с подключения необходимых библиотек. Библиотека Wire.h для использования протокола связи I2C и библиотека BH1750.h для чтения данных с датчика.

#include <Wire.h>
#include <BH1750.h>

Затем мы создаем объект BH1750 с именем lightMeter.

BH1750 lightMeter;

В функции setup() инициализируем Serial Monitor со скоростью 9600 бод.

Serial.begin(9600);

Инициализируем протокол связи I2C. Это запустит I2C-связь на стандартных выводах I2C микроконтроллера. Если вы хотите использовать другие выводы I2C, передайте их в метод begin() следующим образом: Wire.begin(SDA, SCL).

Wire.begin();

Инициализируем датчик с помощью метода begin() для объекта BH1750 (lightMeter).

lightMeter.begin();

В функции loop() мы создаем переменную с именем lux, которая сохраняет значения освещенности. Чтобы получить значение, достаточно вызвать функцию readLightLevel() для объекта BH1750 (lightMeter).

float lux = lightMeter.readLightLevel();

Наконец, отображаем результат измерения в Serial Monitor.

Serial.print("Light: ");
Serial.print(lux);
Serial.println(" lx");

Вы получаете и выводите новое показание каждую секунду.

delay(1000);

Демонстрация 

Теперь вы можете загрузить код на свою плату. Сначала подключите плату к компьютеру. Затем перейдите в Tools > Board и выберите плату Arduino, которую вы используете. Перейдите в Tools > Port и выберите COM-порт, к которому подключена ваша плата. Наконец, нажмите кнопку загрузки.

После успешной загрузки кода откройте Serial Monitor на скорости 9600 бод.

Новые показания освещенности должны отображаться в Serial Monitor.

Плата Arduino с датчиком освещенности BH1750 — демонстрация Serial Monitor Arduino IDE

Другие полезные функции 

Библиотека, которую мы используем с датчиком BH1750, предоставляет другие примеры, иллюстрирующие другие полезные функции и возможности. Вы можете посмотреть все примеры библиотеки BH1750 здесь.

Установка режима измерения 

По умолчанию библиотека использует режим непрерывного измерения с высоким разрешением, но вы можете изменить его, передав желаемый режим измерения в метод begin() при инициализации датчика. Например:

lightMeter.begin(BH1750::CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE)

Вот список всех доступных режимов:

BH1750_CONTINUOUS_LOW_RES_MODE
BH1750_CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE (по умолчанию)
BH1750_CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_2
BH1750_ONE_TIME_LOW_RES_MODE
BH1750_ONE_TIME_HIGH_RES_MODE
BH1750_ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2

Свойства каждого режима описаны в разделе выше.

Заключение 

В этом руководстве вы узнали, как использовать датчик освещенности BH1750 с Arduino Uno. Датчик очень прост в использовании. Он использует протокол связи I2C, что упрощает подключение, а библиотека предоставляет методы для легкого получения показаний.

Мы надеемся, что это руководство было полезным. Напишите в комментариях ниже, в каком проекте вы бы использовали датчик BH1750.

У нас есть руководства по другим датчикам для платы Arduino, которые могут вас заинтересовать: