[Day 19] -用JS控制Arduino吧！聖光啊！你看見那個鐵人了嗎？Johnny-Five 之光敏電阻 Photoresistor

第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 19

IoT

IoT沒那麼難！新手用JavaScript入門做自己的玩具～系列第 20 篇

[Day 19] -用JS控制Arduino吧！聖光啊！你看見那個鐵人了嗎？Johnny-Five 之光敏電阻 Photoresistor

11th鐵人賽

King Tzeng

團隊Amos的推坑教2.0

2019-10-04 01:25:04

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★本系列文章已集結成冊，和系列文不同的是：

本書使用大量的圖解來說明LED系列、多種感測器等原理。

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~~我絕對不會說我玩過暗黑3~~ (´∩ω∩｀)

Sensor 篇第二彈！今天要介紹的是

光敏電阻～

謎之音：這...可以幹嘛...
本魯宅：做小夜燈.....不！我們要做中二的小夜燈！(●｀艸 ´)

Photoresistor 光敏電阻介紹

光敏電阻是一種利用「光電導效應」使電阻值變化的特殊電阻。
光敏電阻和入射光強弱有直接關係，
當光強度增加，則電阻減小；光強度減小，則電阻增大。

工作原理

光敏電阻內有處於穩定狀態的電子～
但當有光線照射時，穩定狀態的電子受到激發而成為自由電子，自由電子愈多電阻就會越小。

~~恩....原理了解一下就好～（大誤~~

相關資料：

維基百科 - 光敏電阻
https://w.wiki/9NQ

電路方面

由於光的強弱也是連續的類比訊號。
所以我們要把光敏電阻的 pin 腳接到 Arduino 的類比輸入腳(Analog In)。
　　

這邊要注意的是！

因為光敏電阻也是電阻的一種，當光照越強，它的電阻也會越小；
依照歐姆定律來說，
電阻也會越小，就表示流過的電流就會越大，而導致Arduino板子燒毀...
使用前需要加上一顆限流電阻。

什麼意思呢？用生活化一點的角度來說明～

水管是電壓 (V)
水龍頭是電阻 (R)
水是電流 (I)
洗臉盆是 Arduino 的 IC

水管的大小不會變 (沒看過水管會忽大忽小吧XD)
水龍頭提供阻力，決定了水流量的大小，
水龍頭開越大代表阻力越小，水流出來的量越多！

假設你突然把水龍頭全開，這時沒有水龍頭控制水量，水一定會用噴的流出來...
當你的洗臉盆裝滿水承受不住那麼大的水量時，水就會溢出來淹的到處都是！

在電子電路上也是一樣，
電阻變小電流就會上升，如果IC負載不了就爆了...

而限流電阻的腳色就像是在水龍頭上加裝節水開關，開多大的水都會限制一定的水流量～

所以我們必須在使用之前加上一顆限流電阻的原因就是這樣啦！
希望這樣講解讓大家比較能了解一點(* ˙∀˙)～♥

歐姆定律公式
V = I＊R

當電壓不變時，電流和電阻成反比；
電阻越小，電流愈大

科學驗證！直接手算給你看！

不好意思....字很醜很久沒寫字了.....Orz

V = 電壓
I = 電流
R = 電阻

※假設電壓固定 5V
※假設初始電阻值 R = 330Ω

則初始狀態
I = 5V / 330Ω → I = 0.015A (安培) → I = 15mA (毫安培)

結果：
初始狀態的電流是 15mA (毫安培)

=> 光照變強，電阻值變小，假設光敏電阻阻值降為 100Ω
I = 5/100Ω → I = 0.050A (安培) → I = 50mA (毫安培)

結果：
被強光照射下的光敏電阻的電流升高為 50mA (毫安培)

引用這篇網誌 - 「十種錯誤操作而毀壞Arduino的方式」寫到

Method #1: 將任一個 I/O Pins 與 GND 連接形成短路
Method #1: Shorting I/O Pins to Ground

每個針腳的最大絕對電流值為 40mA 。每個針腳典型內部的電阻只有 25 歐姆，一個接到地面的短路可以允許多達 200mA 的電流流動，這些電流遠遠超過並足以銷毀微控制器的針腳。

由剛剛手算的結果來看，
當阻值變小趨近於0時，其實對 Arduino 的晶片是有燒毀的風險在！
所以我們會加一顆限流電阻來確保電阻值在一定的範圍內，而不會過低。

了解限流電阻的重要性後～來看電路圖(シ_ _)シ

電路圖

介紹完後，我們開始來實作吧～
準備需要的東西有～ヽ(・×・´)ゞ

硬體方面

Arduino Uno 一片 + USB TypeB 線材一條 ~~(標配~~！
電阻一顆 10KΩ 電阻色碼：棕黑橙金
杜邦線看你用幾條準備幾條

軟體部分

Johnny Five - photoresistor
http://johnny-five.io/examples/photoresistor/

開始吧！( ￣□￣)/ <(￣ㄧ￣ ) <(￣ㄧ￣ )

使用寫法－範例

這次的程式比較簡單，用 Johnny-Five 的 Sensor 元件即可，寫法和昨天一模一樣～

var five = require('johnny-five');
var board = new five.Board();

board.on('ready', function() {
  // new 一個 Johnny-Five Sensor 物件，宣告為 photoresistor
  photoresistor = new five.Sensor({
    pin: 'A0',
    freq: 1000,
  });

  photoresistor.on('data', function() {
    // 讀取光敏電阻的值
    console.log(this.value);
  });
});

接下來，一樣 node 執行程式下去～