Cảm biến ánh sáng bằng quang trở
biến ánh sáng thành một con số có thể đo và so sánh

Tôi thường bắt đầu bằng cách cho học sinh che quang trở bằng bàn tay. Con số trên màn hình đổi ngay, nhưng chưa ai được gọi nó là “lux”. Đây chỉ là một số đo tương đối của đúng mạch đang cầm.

Sau bài này học sinh làm được

• Giải thích vì sao phải ghép quang trở thành cầu phân áp trước khi đọc ADC.
• Thu số liệu ở hai điều kiện sáng và tối, rồi chọn một ngưỡng nằm giữa.
• Dùng cấu trúc if để bật LED khi trời tối.
• Phân biệt phép đo tương đối với phép đo độ rọi theo đơn vị lux.
• Nhận ra ảnh hưởng của vị trí, góc chiếu và ánh sáng nền đến kết quả.

ESP32 không đo điện trở trực tiếp

Quang trở có điện trở giảm khi nhận nhiều ánh sáng. Chân ADC lại chỉ đo điện áp. Vì vậy ta mắc quang trở nối tiếp với điện trở 10 kΩ. Điện áp tại điểm giữa thay đổi theo tỉ lệ của hai điện trở, và ADC đổi điện áp ấy thành số từ 0 đến 4095.

Dấu so sánh phụ thuộc cách mắc

Trong sơ đồ của bài, quang trở nằm phía 3V3. Khi sáng, điện trở của nó giảm nên điện áp ở điểm đo tăng; số ADC thường tăng. Nếu đổi vị trí hai linh kiện, chiều biến thiên sẽ đảo lại. Bởi vậy chương trình không được đoán dấu < hay >; phải nhìn hai mốc thật trước.

Lắp theo thứ tự dễ kiểm tra

1. Rút cáp USB. Cắm quang trở từ thanh nguồn 3V3 tới một hàng trống.
2. Từ hàng đó, cắm điện trở 10 kΩ xuống GND.
3. Nối chính hàng giữa ấy tới GPIO34.
4. Lắp LED ở GPIO23 qua điện trở 220 Ω.
5. Nhờ bạn cùng nhóm dò lại đường 3V3 → LDR → điểm đo → 10 kΩ → GND rồi mới cấp nguồn.

Mã dùng MicroPython cho ESP32 DevKit V1. Mạch chỉ dùng 3,3 V từ bo; không nối quang trở với nguồn ngoài.

# Chay doan nay truoc de lay hai moc cua chinh mach
from machine import ADC, Pin
import time

anh_sang = ADC(Pin(34))
anh_sang.atten(ADC.ATTN_11DB)

for lan in range(20):
    print(anh_sang.read())
    time.sleep_ms(100)

# Ghi trung binh khi che kin: MOC_TOI
# Ghi trung binh khi chieu den: MOC_SANG
# Goi y nguong ban dau:
# NGUONG_TOI = (MOC_TOI + MOC_SANG) // 2

Giữ nguyên vị trí mạch. Ghi 20 mẫu khi che kín và 20 mẫu khi chiếu đèn. Dùng trung bình của mỗi nhóm; đừng lấy một số duy nhất vì tay rung và ánh sáng phòng làm số đọc dao động.

# Bai 14 - Doc quang tro va dieu khien LED
from machine import ADC, Pin
import time

# ===== CẤU HÌNH =====
CHAN_QUANG_TRO = 34
CHAN_LED = 23
NGUONG_TOI = 1500       # thay bang ket qua hieu chuan cua nhom
CHU_KY_MS = 200
# ====================

anh_sang = ADC(Pin(CHAN_QUANG_TRO))
anh_sang.atten(ADC.ATTN_11DB)
led = Pin(CHAN_LED, Pin.OUT)

while True:
    gia_tri = anh_sang.read()
    print("Anh sang:", gia_tri)

    # Voi cach mac cua bai nay, so nho hon la toi hon.
    if gia_tri < NGUONG_TOI:
        led.on()
    else:
        led.off()

    time.sleep_ms(CHU_KY_MS)

Thay NGUONG_TOI bằng ngưỡng của chính nhóm. Nếu LED hoạt động ngược, kiểm tra hai mốc và cách mắc trước khi đổi dấu so sánh.

Lập đường đáp ứng tương đối

Đặt đèn ở các khoảng cách cố định, giữ nguyên góc chiếu và ghi 10 mẫu cho mỗi vị trí.

Danh sách kiểm

• Số đọc thay đổi rõ khi che và khi chiếu sáng.
• Hai mốc được lấy từ chính mạch, không chép ngưỡng của nhóm khác.
• GPIO34 luôn nằm trong mạch 3,3 V.
• LED ở GPIO23 bật đúng điều kiện đã mô tả.
• Học sinh không ghi đơn vị lux cho số ADC thô.

Vật lí — từ điện trở đến điện áp đo được

Cho học sinh dự đoán chiều thay đổi trước khi bật màn hình. Sau đó các em dùng sơ đồ cầu phân áp để giải thích kết quả, thay vì chỉ nhớ “cảm biến sáng cho số lớn”.

Toán — số trung bình và độ phân tán

Hai nhóm 20 mẫu là dữ liệu vừa đủ để tính trung bình, khoảng dao động và chọn ngưỡng. Câu hỏi hay là: ngưỡng nào vẫn đúng khi ánh sáng phòng thay đổi nhẹ?