Der selbstgebaute Lichtsensor
Lichtsensoren für den NXT sind noch zu bekommen, aber es wird ständig weniger. Des Weiteren ist es schwierig den grünen Punkt zuverlässig zu erkennen. Farbsensoren sind eine Lösung, allerdings nur, wenn die Rohdaten ausgelesen und verarbeitet werden.
In dieser Anleitung kann man einen Helligkeitssensor bauen. Währen der handelsüblich Lichtsensor ungefähr für die Farbe Schwarz den Wert 50, für Weiß den Wert 30 und für Grün den Wert 48 liefert (Grün und Schwarz sind fast identisch), kann man diesen Sensor über das eingebaute Potentiometer so einstellen, dass Grün fast genau in der Mitte liegt.
Das löst natürlich noch nicht das Problem, dass man eine Mischung aus Schwarz und Weiß auch als Grün erkennen kann, hilft aber zur weiteren Unterscheidung ungemein.
Als erstes nimmt man ein langes NXT-Kabel und scheidet es in der Mitte durch. Dadurch hat man die Basis für zwei neue Lichtsensoren. Die Pin-Belegung des Steckers ist wie folgt: Man benötigt die Pins 1 bis 4, 5 und 6 gehören zum I²C-Bus und werden nicht benötigt (abschneiden). Pin 4 liefert die Versorgungsspannung von 4,8V. Die Pins 2 und 3 sind GND (oder Masse oder 0V). Die Messung erfolgt über den weißen analogen Pin 1.
Man benötigt zusätzlich die folgenden Bauteile. Sie sind fast alle von der Firma Reichelt und mit Bestellnummer angegeben (Stand 01/2017):
- Streifenrasterplatine, 100 x 50 mm (H25SR050)
- Fotowiderstand (LDR 07)
- Metallschichtwiderstand ca. 27 Ohm (Metall 27,0)
- Potentiometer 1 kOhm (ACP 6-L 1k)
- grüne LED, 5 mm, 22.000 mcd (LED5-22000GN)
- einen kleinen Kabelbinder
Bauanleitung:
Als erstes sägt man von der Platine ein Stück ab, so dass man 15 x 6 Löcher hat und man 6 Kupferbahnen hat, von denen man Bahn 2 bis 5 benötigt.
Auf Bahn 2 schließt man das grüne Kabel, die LED (langer Draht, Pluspol) und das Poti an. Das Poti hat zwei Seiten, eine Seite mit einem Pin, die andere mit zwei. Von der Seite mit den zwei Pins schneidet man einen von beiden ab (welcher ist egal), da man nur einen benötigt.
Auf Bahn 3 kommt der Minuspol der LED und der Vorwiderstand mit ca. 27 Ohm.
Bahn 4 wird mit dem anderen Ende des Potis, dem Fotowiderstand und dem weißen analogen Kabel belegt.
Als letzte Bahn wird die 5. Bahn für GND benutzt. Dort werden der Vorwiderstand, der Fotowiderstand und die beiden GND-Kabel (rot und schwarz) angelötet.
Die Richtung der Bauteile ist bis auf die LED egal, man kann sie nicht falsch herum einbauen.
Zum Schluss werden zwei Löcher von Bahn 2 und 5 am Ende auf ca. 3 mm aufgebohrt, um das Kabel mit dem Kabelbinder zu fixieren, der dann die Zugentlastung gewährleistet.
Funktionsweise:
Die LED ist eigentlich nur für 4V ausgelegt. Da die Versorgungsspannung 4,8V beträgt, wird sie nach relativ kurzer Zeit zerstört. Deshalb muss ein Vorwiderstand eingebaut werden, der eine Spannung von 0,8V aufnimmt. Das es sich um eine Reihenschaltung handelt, ist der Strom I überall gleich und die Spannung teilt sich entsprechend der Widerstände auf. Da durch die Diode, laut Datenblatt, ein Strom von 30 mA fließen soll, muss dieser auch durch den Vorwiderstand fließen. Jetzt kann man mit R = U / I das ohmsche Gesetz anwenden und erhält mit 0,8 V / 0,03 A einen Widerstand von 26,7 Ohm, der fast genau dem eingebauten Widerstand entspricht.
Auch der zweite Stromkreis mit dem Poti R1 und dem Fotowiderstand R3 funtionieren als Spannungsteiler. Die Spannung von 4,8V teilt sich auf beide Bauteile entsprechend ihrer Widerstände auf. Fällt viel Licht auf den Fotowiderstand sinkt der Widerstand des Bauteils und am anlalogen Pin liegt eine kleine Spannung an. Eine kleine Spannung wird beim NXT als großer Wert angezeigt. Ungekehrt, fällt wenig Licht auf den Fotowiderstand, erhöht sich der Widerstand und auch die anliegende Spannung und der NXT stellt einen kleinen Wert dar.