Raspberry Pi 筆記(36)：光照度感測模組GY-30(BH1750FVI )- 模擬特雷門

我們日常生活中有一種狀況是，當車輛開進室內停車場時，如果室內光線不足，很容易就影響駕駛者的視線。如果能在車輛進入較暗的室內時，自動開啟燈光，補足照明，就可以減少碰撞的發生。國內一般比較高級的車款都會配備這項功能，這個實驗我們嘗試以光照度感應的數值，判斷光線不足時，開啟 LED模擬打開車燈。另外一個有趣的實驗是「特雷門」樂器是用震盪頻率的改變來製造聲音。為什麼在這裡提到特雷門呢？因為我想試著用光度的變化來產生不同頻率的聲音。藉由線的變化，發出不同聲音，因為光度比較難掌控，發出來的聲音不夠準確，要演奏的難度很高，但是就當作是個好玩的實驗。

[特雷門]

特雷門這個樂器是在 1919年發明，樂器包含有兩個像天線的突出構造，一個是長直金屬桿，一個是環狀的水平金屬圈，垂直桿控制音頻率高低，水平環狀圈控制音量大小。原理是利用手與天線構造的距離遠近，改變其電容之大小，而影響其振盪迴路之振盪頻率。
由於音色特殊，早期許多電影的恐怖氣氛都是用它來營造的。
不過因為手的位置沒有明顯的記號可參考，完全靠演奏者的感覺，音準控制不易，操作起來有相當的難度，極少人專精此項樂器。[維基百科]

來源：維基百科

[照度單位]

勒克斯 (Lux，通常簡寫為lx) 是一個標識照度的國際單位制單位，1流明每平方米面積，就是1勒克斯。也就是1勒克斯表示每平方米有1流明。

1勒克斯 = 1 流明/平方米 = 1 燭光·球面度/平方米（1 lx = 1 lm/m2= 1 cd·sr·m2）。

流明（英語：Lumen），號為lm。是光通的國際單位制的導出單位（derived unit），是從一光源放射出的可見光的量度。光通量（luminous flux）與輻射通量（radiant flux）不同，輻射通量是所有電磁波發光總功率的量度，而光通量量度則反映了人眼對不同波長光的變化敏感度。如果一個光源發射1燭光的發光強度到1個立體角的範圍裡，則到那個立體角的總發射光通量就是一流明。

[GY-30 光照度感測模組]

實驗所用的模組是 GY-30，主要是 BH1750FVI 這個 IC 的功能，模組的特點包括：

• 電源：DC3 ~ 5V
• 感測範圍：1 ~ 65535 Lux
• 感測器內置16bit，AD轉換器直接數位輸出，省略複雜的計算
• 不區分環境光源、接近於視覺靈敏度的分光特性
• 可對廣泛的亮度進行1Lux的高精度測定
• 受到紅外線影響非常小
• 標準NXP IIC通信協定
• 模組內部包含通信電位轉換，與 5v 開發板直接連接

[接線圖]

• GY-30 模組連接線路

GY-30模組	Raspberry Pi
GND Ground	Pin 14 GND
ADD Address select	Pin 6 GND
SDA I2C SDA	Pin 3 GPIO 2
SCL I2C SCL	Pin 5 GPIO 3
VCC 3.3V	Pin 1 3.3V
	Pin 11 GPIO 17 接 LED

[程式一]

當照度值小於300 時，開啟 LED 燈。

#!/usr/bin/python
import smbus
import time
import sys
import os
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

# Define some constants from the datasheet
DEVICE     = 0x23 # Default device I2C address

ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1 = 0x20
ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2 = 0x21

num = 0
LED = 11
GPIO.setup(LED,GPIO.OUT)

bus = smbus.SMBus(1)  # Rev 2 Pi uses 1

def convertToNumber(data):
  # 將 2位元轉成數字
  return ((data[1] + (256 * data[0])) / 1.2)

def readLight(addr=DEVICE):
  data = bus.read_i2c_block_data(addr,ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2)
  return convertToNumber(data)

def main():

  while True:
    num = readLight()
    print "Light Level : " + str(num) + " lx"
    if num < 300:
       GPIO.output(LED,GPIO.HIGH)
    else:
       GPIO.output(LED,GPIO.LOW)
    time.sleep(0.2)

if __name__=="__main__":
   main()

[程式一執行結果]

[程式二]

要執行本程式前，需先安裝 sox 套件，執行指令如下：

$ sudo apt-get install sox

安裝完成後，就有一個 play 程式可播放聲音，透過光的照度變化產生不同聲音：

#!/usr/bin/python
import smbus
import time
import sys
import os

DEVICE     = 0x23 # Default device I2C address

ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1 = 0x20
ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2 = 0x21

bus = smbus.SMBus(1)  # Rev 2 Pi uses 1

def convertToNumber(data):
  # 將 2位元轉成數字
return ((data[1] + (256 * data[0])) / 1.2)


def readLight(addr=DEVICE):
  data = bus.read_i2c_block_data(addr,ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2)
  return convertToNumber(data)

def main():

  while True:
    print "Light Level : " + str(readLight()) + " lx"

    # 呼叫作業系統程式 play
    str2 = 'play -n -q synth .07 sin ' + str(readLight())
    os.system(str2)
#   time.sleep(0.1)  // Control Speed

if __name__=="__main__":
   main()

[程式二執行結果]

[參考資料]

• raspberrypi-spy：BH1750FVI I2C Digital Light Intensity Sensor