Was ist ein LDR-Lichtsensor? Licht messen mit Arduino und automatisches Nachtlicht

Ein LDR (Light Dependent Resistor) ist, wie der Name sagt, ein Widerstand, dessen Wert sich mit dem Licht ändert; man nennt ihn auch Fotowiderstand. Im Dunkeln ist sein Widerstand sehr hoch, je heller es wird, desto kleiner wird er. Straßenlaternen, die in der Dämmerung angehen, automatische Nachtlichter und lichtgesteuertes Spielzeug arbeiten mit diesem einfachen Bauteil. Er ist günstig, hat keine Polarität und wird mit einem Widerstand an den Arduino angeschlossen – ein idealer Einstieg für dein erstes Lichtprojekt.

Wie funktioniert ein LDR?

Das Zickzackmuster auf dem LDR ist ein lichtempfindlicher Halbleiter aus Cadmiumsulfid (CdS). Fällt Licht darauf, setzen die Photonen Elektronen im Material frei, es leitet besser und der Widerstand sinkt. Diese Änderung ist nicht linear und relativ langsam (einige zehn Millisekunden). Deshalb eignet sich ein LDR nicht zum genauen Messen in Lux, sondern ideal für Entscheidungen wie "dunkel oder hell?" und grobe Lichtstufen.

Die Werte hängen vom Modell ab. Am häufigsten steckt der GL5528 in Bausätzen; seine Geschwister wie GL5516, GL5537 und GL5539 zeigen bei gleichem Licht andere Widerstände. Die Werte deines eigenen LDR findest du leicht heraus, indem du ihn mit einem Multimeter im Dunkeln und im Hellen misst.

Anschluss an den Arduino: der Spannungsteiler

Der Arduino misst Spannung, keinen Widerstand. Deshalb wird der LDR zusammen mit einem festen Widerstand als Spannungsteiler geschaltet: 5V → LDR → A0 → 10 kΩ → GND. Wird es heller, sinkt der Widerstand des LDR und die Spannung an A0 steigt. Die Spannung an A0 ergibt sich aus V = 5 × R_fest / (R_LDR + R_fest); analogRead() macht daraus eine Zahl zwischen 0 und 1023. Verschiedene Widerstandswerte probierst du mit dem Rechner Spannungsteiler aus.

Lichtstärke mit dem Arduino lesen

1const int LDR_PIN = A0;
2
3void setup() {
4  Serial.begin(9600);
5}
6
7void loop() {
8  int raw = analogRead(LDR_PIN);            // 0 (karanlık) – 1023 (aydınlık) / dark – bright
9  int percent = map(raw, 0, 1023, 0, 100);  // yüzde / percent
10  Serial.print("Ham / raw: ");
11  Serial.print(raw);
12  Serial.print("  Işık / light: %");
13  Serial.println(percent);
14  delay(500);
15}

Mit dem seriellen Plotter der Arduino IDE kannst du den Wert als Live-Diagramm verfolgen. Hältst du die Hand über den LDR, fällt die Kurve; leuchtest du mit einer Taschenlampe darauf, steigt sie. So findest du am einfachsten die richtige Schwelle für dein Projekt – direkt an der Stelle, an der der Sensor später sitzt.

Automatisches Nachtlicht: Schwelle und Hysterese

Das einfachste Nachtlicht sagt: "Ist der Wert unter 300, schalte die LED ein." Liegt das Licht aber genau um die Schwelle herum, schaltet die Lampe ständig ein und aus – noch schlimmer, wenn ihr eigenes Licht auf den LDR fällt. Die Lösung heißt Hysterese: zwei verschiedene Schwellen. Der folgende Code schaltet die Lampe ein, wenn das Licht unter 300 fällt, aber erst wieder aus, wenn es über 400 steigt; der Abstand dazwischen beseitigt das Flackern vollständig.

1const int LDR_PIN = A0;
2const int LED_PIN = 9;
3const int ON_LEVEL = 300;    // bunun altında yak / turn on below this
4const int OFF_LEVEL = 400;   // bunun üstünde söndür / turn off above this
5
6bool lampOn = false;
7
8void setup() {
9  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
10}
11
12void loop() {
13  int light = analogRead(LDR_PIN);
14  if (!lampOn && light < ON_LEVEL) lampOn = true;
15  if (lampOn && light > OFF_LEVEL) lampOn = false;
16  digitalWrite(LED_PIN, lampOn ? HIGH : LOW);
17  delay(200);
18}

Eine LED, die im Dunkeln heller leuchtet

Statt ein- und auszuschalten, kann die LED auch allmählich heller werden, wenn das Licht abnimmt. Die Funktion map() wandelt das gemessene Licht in einen umgekehrt proportionalen PWM-Wert um: Je dunkler der Raum, desto heller die LED, und umgekehrt. Denk daran, die LED an einen mit ~ markierten PWM-Pin anzuschließen (zum Beispiel 9).

1void loop() {
2  int light = analogRead(A0);
3  int brightness = map(light, 100, 900, 255, 0);  // karanlık → parlak / dark → bright
4  analogWrite(9, constrain(brightness, 0, 255));
5  delay(50);
6}

LDR-Modul: digitaler und analoger Ausgang

Fertige LDR-Module tragen LDR, Teilerwiderstand, ein blaues Trimmpoti für die Schwelle und einen LM393-Komparator auf einer Platine. Der Pin AO liefert den analogen Ausgang des Spannungsteilers, der Pin DO nur HIGH oder LOW, je nach der mit dem Trimmpoti eingestellten Schwelle. Bei den meisten Modulen ist DO LOW, wenn es heller als die Schwelle ist, und HIGH, wenn es dunkler ist; prüfe dein Modul mit einem kurzen Test.

LDR mit ESP32 und Raspberry Pi Pico

ESP32 und Pico arbeiten mit 3,3 V, versorge den Spannungsteiler daher über den 3V3-Pin. Der ADC des ESP32 hat 12 Bit und liefert Werte von 0 bis 4095. Da die ADC2-Pins bei aktivem WLAN nicht funktionieren, schließt du den LDR an einen der ADC1-Pins (GPIO 32–39) an. Beim Pico sind GP26, GP27 und GP28 die Analogeingänge; read_u16() in MicroPython liefert Werte von 0 bis 65535:

1from machine import ADC, Pin
2import time
3
4ldr = ADC(26)                  # GP26 (ADC0); bölücü 3V3'ten / divider fed from 3V3
5led = Pin(15, Pin.OUT)
6
7while True:
8    light = ldr.read_u16()     # 0 (karanlık) – 65535 (aydınlık) / dark – bright
9    led.value(light < 20000)   # karanlıkta yak / on when dark
10    print(light)
11    time.sleep(0.5)

LDR oder digitaler Lichtsensor?

Projektideen mit dem LDR

• Automatisches Nachtlicht: eine Lampe, die im Dunkeln angeht und dank Hysterese nicht flackert.
• Intelligentes Flurlicht: den LDR mit einem PIR-Bewegungsmelder kombinieren, damit es nur bei Dunkelheit und Bewegung leuchtet.
• Sonnennachführung: anhand des Unterschieds zweier LDRs einen Servo drehen und das Panel zur hellsten Richtung ausrichten.
• Laser-Sicherheitssystem: einen Laserstrahl auf einen LDR richten; wird der Strahl unterbrochen, ertönt der Alarm.
• Farbiges Ambientelicht: die Farbe einer RGB-LED bei Dunkelheit zu warmen Tönen verschieben.
• Sonnenaufgangswecker: beim ersten Morgenlicht einen Buzzer ertönen lassen.

Typische Fehler und ihre Lösungen

• Der Wert ist immer 0 oder immer 1023: Der feste Widerstand fehlt oder der LDR hängt direkt zwischen 5V und A0; baue den Spannungsteiler auf.
• Die Werte verhalten sich umgekehrt: LDR und fester Widerstand sind vertauscht; steigt der Wert im Dunkeln, tausch sie oder dreh den Vergleich im Code um.
• Die Lampe flackert: Ihr Licht fällt auf den LDR oder es gibt nur eine Schwelle; ergänze Hysterese.
• Verzögerung bei Dunkelheit: Ein LDR kehrt langsamer von hell zu dunkel zurück als umgekehrt; einige Sekunden Verzögerung sind normal.
• Lux messen wollen: Ein LDR ist kein kalibrierter Sensor; für echte Luxwerte nimm einen BH1750.
• Am ESP32 stimmen die Werte nicht mehr, sobald WLAN läuft: Der LDR hängt an einem ADC2-Pin; leg ihn auf einen ADC1-Pin zwischen GPIO 32 und 39.

Der LDR ist der einfachste Weg, analoges Lesen und das Prinzip des Spannungsteilers zu lernen – und das hilft dir später bei vielen analogen Sensoren für Feuchte, Gas oder Temperatur. Wie die Widerstände im Teiler arbeiten, erklärt Was ist ein Widerstand?; in der BlueGrays-App findest du LDR-Nachtlicht-, Lichtmessungs- und Laser-Sicherheitsprojekte Schritt für Schritt.