Der ALS-PT19: Einfacher Lichtsensor für Arduino-Projekte

Der ALS-PT19 Lichtsensor ist ein einfacher und zuverlässiger Sensor, der sich ideal für Arduino-Projekte eignet. Mit seiner Fähigkeit, Lichtstärken präzise zu messen, ist er besonders für Einsteiger eine hervorragende Wahl, um in die Welt der Elektronik und Programmierung einzutauchen. In diesem Beitrag zeige ich, wie der Sensor funktioniert, wie er angeschlossen wird und welche spannenden Anwendungen damit möglich sind.

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Der ALS-PT19 Lichtsensor ist nicht nur einfach in der Anwendung, sondern auch extrem kostengünstig. Ich habe diesen Sensor für nur wenige Cent auf AliExpress.com bestellt. Im Vergleich dazu verlangen Händler in Deutschland oft bis zu 8 €, was den Preis deutlich in die Höhe treibt. Hier lohnt es sich, ein wenig Geduld aufzubringen, um durch den Direktkauf beim internationalen Anbieter ordentlich zu sparen.

Inhaltsverzeichnis

Aufbau des analogen Lichtsensors ALS-PT19
Aufbau der Schaltung – ALS-PT19 am Arduino
Programmieren des kleinen Sensors in der Arduino IDE
Lichtsensor & Laserdiode als Lichtschranke
- Schaltung – Lichtschranke mit ALS-PT19 und Laserdiode am Arduino
  - Programmieren in der Arduino IDE
- Schaltung – Zähler mit Lichtschranke & Segmentanzeige, ALS-PT19 und Laserdiode am Arduino
  - Programmieren in der Arduino IDE
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Vergleich – ALS-PT19 und Fotowiderstand

Aufbau des analogen Lichtsensors ALS-PT19

Der analoge Lichtsensor ALS-PT19 ist eine ideale Wahl, um Projekte mit Lichtmessung oder Lichtschranken zu erweitern. Besonders praktisch ist, dass der Sensor RoHS-konform ist und eine spektrale Reaktion besitzt, die der Wahrnehmung des menschlichen Auges sehr nahekommt. Dies wird durch ein hohes Ablehnungsverhältnis gegenüber Infrarotstrahlung ermöglicht.

Der Aufbau ist dabei äußerst simpel:

Der – Pin wird mit Masse (GND) verbunden.
Der + Pin erhält eine Stromversorgung von 2,5V bis 5,5V.
Am OUT-Pin wird die analoge Spannung ausgegeben, die proportional zur einfallenden Lichtmenge steigt.

Dank dieser einfachen Handhabung lässt sich der ALS-PT19 schnell und problemlos in unterschiedlichste Projekte integrieren.

Aufbau - ALS-PT19 analoger Lichtsensor — Aufbau – ALS-PT19 analoger Lichtsensor

Im Beitrag „Arduino Lektion 4: LED mit Fotowiderstand„ habe ich dir bereits eine kleine Schaltung mit einem ähnlichen Bauteil vorgestellt: dem Fotowiderstand. Dieser ist zwar deutlich größer als der ALS-PT19, liefert aber ebenso zuverlässig die Werte der Helligkeit. Beide Bauteile bieten einfache Möglichkeiten, Lichtstärken zu messen, wobei der ALS-PT19 durch seine kompakte Bauweise besticht.

Aufbau der Schaltung – ALS-PT19 am Arduino

Durch seinen einfachen Aufbau lässt sich der ALS-PT19 Lichtsensor schnell und einfach mit einem Arduino verbinden. Für die Schaltung benötigst du lediglich folgende Bauteile:

1x ALS-PT19 Lichtsensor*
1x Arduino* (z. B. Uno, Nano oder Mega)
3x Jumper-Kabel* (für die Verbindungen)
Optional: Steckbrett* (Breadboard) für eine flexible Verdrahtung

Mit diesen wenigen Komponenten kannst du die Lichtmessung in kürzester Zeit starten.

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In der nachfolgenden Schaltung integriere ich zusätzlich eine 5 mm LED* welche über einen 220 Ohm Vorwiderstand* an einen digitalen Pin angeschlossen wird.

Schaltung - ALS-PT19 am Arduino mit LED — Schaltung – ALS-PT19 am Arduino mit LED

Programmieren des kleinen Sensors in der Arduino IDE

Der kleine Sensor verfügt über einen analogen Ausgang, welcher mit einem der sechs analogen Eingänge (A0 bis A5) des Mikrocontrollers verbunden wurde und somit mit wenigen Zeilen Code ausgelesen werden kann.

Zusätzlich habe ich noch wie erwähnt eine 5 mm LED an einen digitalen PWM Pin angeschlossen. Diese LED leuchtet um so stärker, je weniger der Sensor beleuchtet wird.

//analoger Lichtsensor ALS-PT19 am
//analogen Pin A0 angeschlossen
#define sensor A0
//LED am digitalen PWM Pin D3 angeschlossen
#define led 3

void setup() {
  //beginn der seriellen Kommunikation mit 115200 Baud
  Serial.begin(9600);
  //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert
  pinMode(sensor, INPUT);
  //der Pin der LED wird als Ausgang definiert
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  //auslesen des Sensorwertes
  unsigned int value = analogRead(sensor);
  //mappen des Wertes welcher zwischen 0 und 1023 sein kann
  //auf den gültigkeitbereich eines PWM Signals (0 bis 255)
  byte brightness = map(value, 0, 1023, 0,255);
  //schreiben der Helligkeit an die LED mit einem PWM Signal
  analogWrite(led, brightness);
  //ausgeben des Sensorwertes auf der seriellen Schnittstelle
  Serial.println(value);
  //einlegen einer kleinen Pause von 50 Millisekunden
  delay(50);
}

Lichtsensor & Laserdiode als Lichtschranke

Eine der einfachsten Anwendungen des analogen Lichtsensors ALS-PT19 ist die Verwendung in Kombination mit einer Laserdiode als Lichtschranke. Hierbei wird der Laserstrahl auf den Sensor gerichtet, und solange der Strahl nicht unterbrochen wird, misst der Sensor eine konstante Lichtintensität. Sobald der Strahl unterbrochen wird, erkennt der Sensor den Abfall der Lichtintensität, was zur Auslösung eines Signals genutzt werden kann. Diese einfache, aber effektive Technik eignet sich hervorragend für Projekte wie Sicherheitsvorrichtungen, Zählmechanismen oder automatische Türen.

Für den Aufbau benötigst du:

einen analogen Lichtsensor ALS-PT19*,
eine Laserdiode*,
einige Jumper-Kabel*,
einen Arduino*

Je nach Abstand kann auch eine ultrahelle LED ausreichend sein!

Da ich die Laserdiode sowie den Sensor auf einem Breadboard stecken möchte, habe ich mir zwei 3fach Buchsenleisten mit langen Beinchen genommen und diese mit einer Flachzange um 90° abgewinkelt.

Vorsicht bei der Nutzung der Laserdiode (650 nm)

Laser können gefährlich sein, wenn sie falsch verwendet werden. Hier ein paar wichtige Hinweise, um dich und andere zu schützen:

Schau niemals in den Laserstrahl – ernsthafte Augenschäden drohen!
Nutze eine Schutzbrille und halte den Laser von Kindern fern.
Handle verantwortungsvoll, die Nutzung erfolgt auf eigenes Risiko.

Schaltung – Lichtschranke mit ALS-PT19 und Laserdiode am Arduino

Mit einer starken Laserdiode* kann man eine Lichtschranke aufbauen und damit eine Tür oder ähnliches Überwachen.

Schaltung - ALS-PT19 mit Laserdiode am Arduino — Schaltung – ALS-PT19 mit Laserdiode am Arduino

	Arduino UNO R3
ALS-PT19
–	GND
OUT	AO
+	3.3V
Piezo Buzzer
Pin 1	D3
Pin 2	GND
Laserdiode
–	GND
+	5V
S	D8

Programmieren in der Arduino IDE

Die Laserdiode benötigt einen digitalen Pin über welchen wir diese aktivieren und deaktivieren können. In der Funktion setup wird dieser Pin einfach auf HIGH gesetzt.

//analoger Lichtsensor ALS-PT19 am
//analogen Pin A0 angeschlossen
#define sensor A0
//der Pin der Laserdiode ist am digitalen Pin D8 angeschlossen
#define laserDiode 8
//der Pin des Piezo Buzzers ist am digitalen Pin D3 angeschlossen
#define buzzer 3

//Wert für den Alarm, bei unterschreiten soll ein Alarmton
//über den Piezo Buzzer erzeugt werden
const unsigned int ALARM_THRESHOLD = 600;


void setup() {
  //beginn der seriellen Kommunikation mit 115200 Baud
  Serial.begin(9600);
  //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert
  pinMode(sensor, INPUT);
  //der Pin der Laserdiode wird als Ausgang definiert
  pinMode(laserDiode, OUTPUT);
  //der Pin des Piezo Buzzers wird als Ausgang definiert
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
  //aktivieren der Laserdiode
  digitalWrite(laserDiode, HIGH);
}

void loop() {
  //auslesen des Sensorwertes
  unsigned int value = analogRead(sensor);
  //Wenn der aktuelle Wert des analogen Lichtsensors
  //den Schwellwert unterschreitet, dann...
  if(value < ALARM_THRESHOLD){
    //einen Ton mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer
    //Dauer von 150 ms. erzeugen.
    tone(buzzer, 1000, 150);
  }
}

Schaltung – Zähler mit Lichtschranke & Segmentanzeige, ALS-PT19 und Laserdiode am Arduino

Über die Segmentanzeige* können wir einen Zähler anzeigen lassen und damit entweder Besucher zählen oder Stückgut auf einem Förderband zählen.

Schaltung - Lichtschranken mit Segmentanzeige — Schaltung – Lichtschranken mit Segmentanzeige

Die Schaltung erweitern wir um die Segmentanzeige welche zwei digitale Pins belegt und die Stromversorgung von der Laserdiode abzweigt.

	Arduino UNO R3
Segmentanzeige
CLK	D5
DIO	D4
VCC	5V
GND	GND

Programmieren in der Arduino IDE

Im Programm integrieren wir die Bibliothek TM1637Display welche vom GitHub Repository chamie / TM1637 als ZIP-Datei heruntergeladen werden kann.

#include <Arduino.h>
//Einbinden der Bibliothekt zum ansteuern des Displays
#include <TM1637Display.h>

//Pin CLK von der Segmentanzeige am digitalen Pin D5 angeschlossen
#define CLK 5
//Pin DIO von der Segmentanzeige am digitalen Pin D4 angeschlossen
#define DIO 4

//analoger Lichtsensor ALS-PT19 am
//analogen Pin A0 angeschlossen
#define sensor A0
//der Pin der Laserdiode ist am digitalen Pin D8 angeschlossen
#define laserDiode 8
//der Pin des Piezo Buzzers ist am digitalen Pin D3 angeschlossen
#define buzzer 3

//Wert für den Alarm, bei unterschreiten soll ein Alarmton
//über den Piezo Buzzer erzeugt werden
const unsigned int ALARM_THRESHOLD = 600;

//erzeugen des Display Objektes mit den Parametern für die PINs
TM1637Display display(CLK, DIO);

unsigned int index = 0;

void setup() {
  //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert
  pinMode(sensor, INPUT);
  //der Pin des Sensors wird als Eingang definiert
  pinMode(sensor, INPUT);
  //der Pin der Laserdiode wird als Ausgang definiert
  pinMode(laserDiode, OUTPUT);
  //der Pin des Piezo Buzzers wird als Ausgang definiert
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
  //aktivieren der Laserdiode
  digitalWrite(laserDiode, HIGH);
  
  //setzen der maximalen Helligkeit an der Segmentanzeige
  display.setBrightness(10);
  uint8_t data[] = { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff };
  //Setzt die Anzahl der möglichen Segmente.
  display.setSegments(data);
  //Anzeigen des Counters mit führenden Nullen
  display.showNumberDec(index, true, 4, 4);
}

void loop() {
  //auslesen des Sensorwertes
  unsigned int value = analogRead(sensor);
  //Wenn der aktuelle Wert des analogen Lichtsensors
  //den Schwellwert unterschreitet, dann...
  if (value < ALARM_THRESHOLD) {
    //einen Ton mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer
    //Dauer von 150 ms. erzeugen.
    tone(buzzer, 1000, 150);
    //erhöhen des Indexes für den Counter sowie ausgeben auf
    //der Segmentanzeige
    display.showNumberDec(++index, true, 4, 4);
    //eine Pause von 500 Millisekunden einlegen
    delay(500);
  }
}

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Programm: auslesen des analogen Lichtsensors ALS-PT19 Herunterladen

Programm: analoger Lichtsensor ALS-PT19 & LED Herunterladen

Programm: Lichtschranke mit ALS-PT19 & Laserdiode Herunterladen

Programm: Lichtschranke mit ALS-PT19, Laserdiode & Segmentanzeige Herunterladen

Vergleich – ALS-PT19 und Fotowiderstand

Vergleichen wir noch kurz den Lichtsensor mit einem Fotowiderstand, mit welchem wir ebenso das einfallende Licht „messen“ können.

Schaltung - Fotowiderstand und ALS-PT19 am Arduino — Schaltung – Fotowiderstand und ALS-PT19 am Arduino

Der sehr einfache Fotowiderstand liefert einen Wert für einfallendes Licht, jedoch sehr ungenau und bei mir in einer Range von 7 bis maximal 731, wobei der Gültigkeitsbereich von analogen Werten am Arduino zwischen 0 und 1023 sind. Hier ist der ALS-PT19 deutlich genauer, bzw. liefert eine größere Range.