Cos'è un sensore di luce LDR? Misurare la luce con Arduino e luce notturna automatica

Una LDR (Light Dependent Resistor) è, come dice il nome, una resistenza il cui valore cambia con la luce; si chiama anche fotoresistenza o fotocellula. Al buio la sua resistenza è molto alta, e più luce c'è più scende. I lampioni che si accendono al tramonto, le luci notturne automatiche e i giocattoli che reagiscono alla luce funzionano con questo semplice componente. È economica, non ha polarità e si collega ad Arduino con una sola resistenza: un ottimo inizio per il tuo primo progetto con la luce.

Come funziona una LDR?

Lo zig-zag sulla superficie della LDR è un semiconduttore sensibile alla luce, il solfuro di cadmio (CdS). Quando la luce lo colpisce, i fotoni liberano elettroni nel materiale, che conduce meglio, e la resistenza scende. La variazione non è lineare ed è piuttosto lenta (decine di millisecondi). Per questo una LDR non serve a misurare la luce con precisione in lux, ma è ideale per decisioni del tipo "è buio o è chiaro?" e per livelli di luce approssimativi.

I valori cambiano a seconda del modello. La più comune nei kit è la GL5528; le sorelle GL5516, GL5537 e GL5539 hanno resistenze diverse con la stessa luce. Puoi scoprire facilmente i valori della tua LDR misurandola con un multimetro al buio e alla luce.

Collegarla ad Arduino: il partitore di tensione

Arduino misura la tensione, non la resistenza. Per questo la LDR si collega insieme a una resistenza fissa formando un partitore di tensione: 5V → LDR → A0 → 10 kΩ → GND. Quando la luce aumenta, la resistenza della LDR scende e la tensione su A0 sale. La tensione su A0 si calcola con V = 5 × R_fissa / (R_LDR + R_fissa), e analogRead() la trasforma in un numero da 0 a 1023. Per provare valori diversi usa il calcolatore Partitore di tensione.

Leggere il livello di luce con Arduino

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}

Con il Plotter seriale dell'Arduino IDE puoi seguire il valore come un grafico in tempo reale. Se copri la LDR con la mano la curva scende, se la illumini con una torcia sale. È il modo più semplice per trovare la soglia giusta per il tuo progetto, con il sensore nel punto in cui resterà davvero.

Luce notturna automatica: soglia e isteresi

La luce notturna più semplice dice "se il valore è sotto 300, accendi il LED". Ma quando la luce è proprio intorno alla soglia, la lampada continua ad accendersi e spegnersi, e va ancora peggio se la sua stessa luce arriva alla LDR. La soluzione è l'isteresi: usare due soglie diverse. Il codice qui sotto accende la lampada quando la luce scende sotto 300, ma la spegne solo quando sale sopra 400; lo spazio tra le due elimina del tutto lo sfarfallio.

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}

Un LED che brilla di più al buio

Invece di accendere e spegnere, puoi far illuminare il LED gradualmente man mano che la luce cala. La funzione map() trasforma la luce misurata in un valore PWM inversamente proporzionale: più la stanza è buia, più il LED brilla, e viceversa. Ricordati di collegare il LED a un pin PWM contrassegnato con ~ (per esempio il 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}

Modulo LDR: uscita digitale e analogica

I moduli LDR già pronti hanno sulla stessa scheda la LDR, la resistenza del partitore, un trimmer blu per la soglia e un comparatore LM393. Il pin AO fornisce l'uscita analogica del partitore, mentre il pin DO dà solo HIGH o LOW in base alla soglia regolata con il trimmer. Sulla maggior parte dei moduli DO è LOW quando c'è più luce della soglia e HIGH quando ce n'è meno; verificalo sul tuo modulo con una prova veloce.

LDR con ESP32 e Raspberry Pi Pico

ESP32 e Pico funzionano a 3,3 V, quindi alimenta il partitore dal pin 3V3. L'ADC dell'ESP32 è a 12 bit e restituisce valori da 0 a 4095. Poiché i pin ADC2 non funzionano con il Wi-Fi attivo, collega la LDR a uno dei pin ADC1 (GPIO 32–39). Sul Pico gli ingressi analogici sono GP26, GP27 e GP28; read_u16() di MicroPython restituisce valori da 0 a 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 o sensore di luce digitale?

Idee di progetti con la LDR

• Luce notturna automatica: una lampada che si accende al buio e non sfarfalla grazie all'isteresi.
• Luce del corridoio intelligente: abbina la LDR a un sensore di movimento PIR perché si accenda solo quando è buio e passa qualcuno.
• Pannello che segue il sole: fai ruotare un servo in base alla differenza tra due LDR per orientare un pannello verso il lato più luminoso.
• Sistema di sicurezza laser: punta un raggio laser su una LDR; quando il raggio si interrompe, scatta l'allarme.
• Luce d'atmosfera colorata: sposta un LED RGB verso toni caldi quando fa buio.
• Sveglia all'alba: fai suonare un buzzer alle prime luci del mattino.

Errori comuni e come risolverli

• Il valore è sempre 0 o sempre 1023: manca la resistenza fissa, oppure la LDR è collegata direttamente tra 5V e A0; costruisci il partitore.
• I valori funzionano al contrario: LDR e resistenza fissa sono scambiate; se il valore sale al buio, invertile o inverti il confronto nel codice.
• La lampada sfarfalla: la sua luce arriva alla LDR, oppure c'è una sola soglia; aggiungi l'isteresi.
• Ritardo quando fa buio: una LDR torna dal chiaro al buio più lentamente che al contrario; qualche secondo di ritardo è normale.
• Voler misurare i lux: una LDR non è un sensore calibrato; per valori reali in lux usa un BH1750.
• Sull'ESP32 le letture saltano quando parte il Wi-Fi: la LDR è su un pin ADC2; spostala su un pin ADC1 tra GPIO 32 e 39.

La LDR è il modo più semplice per imparare la lettura analogica e il principio del partitore di tensione, e ciò che impari qui ti servirà con molti sensori analogici di umidità, gas o temperatura. Se ti incuriosisce come funzionano le resistenze del partitore, leggi Cos'è una resistenza?; nell'app BlueGrays trovi progetti di luce notturna con LDR, misura dell'intensità luminosa e sicurezza laser, passo passo.