光センサー(CdSセル)の使い方、明るさを検知する工作の基本

この記事の結論

• CdSセルは光の強さによって抵抗値が変わる部品、単体では電圧の変化に変換できない
• 10kΩ程度の抵抗と組み合わせた分圧回路を作ることで、analogRead()で読み取れる電圧の変化にできる
• 明るい場所・暗い場所の値を実測してしきい値を決めるのが基本の流れ
• 夜になったら自動点灯するライトなど、明るさをきっかけにした工作に発展させやすい

「暗くなったら自動で電気をつけたい」「明るさの変化を記録したい」というテーマは、電子工作の入門としてよく選ばれます。

これを実現する部品が、CdSセル(硫化カドミウムセル)と呼ばれる光センサーです。

この記事では、CdSセルの仕組みから、Arduinoで明るさを読み取るための配線とコードの基本を整理します。

CdSセル(光センサー)とは何か

光が強いと抵抗が下がる仕組み

CdSセルは、内部の素材に光が当たると電気を通しやすくなる(抵抗値が下がる)性質を利用したセンサーです。

明るい場所では数百Ω程度まで抵抗が下がり、暗い場所では数十kΩ〜数百kΩ程度まで抵抗が上がる、という大きな変化が特徴です。

見た目は小さな丸い円盤に、蛇行した線が刻まれたような形をしています。

フォトレジスタ・照度センサーとの呼び方の違い

CdSセルは、「フォトレジスタ」「光可変抵抗」といった呼び方をされることもありますが、いずれも同じ部品を指しています。

価格の目安は1個あたり数十円〜100円程度と、電子部品の中でもかなり安価な部類です。

なお「照度センサー」という呼び方は、CdSセルだけでなく、あらかじめ数値に変換して出力してくれるデジタルタイプの部品を指すこともあるため、購入時は「アナログ出力」か「デジタル出力」かを商品説明で確認しておくと安心です。

分圧回路を組んで電圧の変化に変換する

なぜ抵抗と組み合わせる必要があるのか

Arduinoのアナログ入力(analogRead())は、電圧の変化を数値として読み取る仕組みです。

CdSセル単体は「抵抗値」が変化するだけの部品で、そのままではArduinoが読み取れる「電圧」の変化にはなりません。
そこで、もう1本別の抵抗(固定抵抗)と直列につなぎ、その中間の点の電圧を読み取る「分圧回路」という仕組みを使います。

アナログ入力の基本的な考え方は、センサー・モーターの基礎知識の記事で解説しています。

配線の基本(CdS+10kΩ抵抗)

CdSセルの片側を5V、もう片側を10kΩ程度の固定抵抗の片側とアナログ入力ピン(A0など)につなぎ、固定抵抗のもう片側をGNDにつなぎます。

この配線の場合、明るくなってCdSセルの抵抗が下がるとアナログ入力ピンの電圧は上がり、暗くなって抵抗が上がると電圧は下がる、という関係になります。

CdSセルと固定抵抗の位置を入れ替えると、明るさと電圧の上下の関係が逆転するため、コードを書くときは自分の配線がどちら向きかを実測して確認しておいてください。

analogReadで明るさを読み取る

配線ができたら、analogRead(A0)で0〜1023の範囲の値を読み取れます。

CdSセルの抵抗値は個体差や部屋の照明環境によって出てくる数値が大きく変わるため、決め打ちのしきい値をそのまま使うのはおすすめできません。
実際に照明をつけた状態・消した状態の両方でシリアルモニタの値を確認し、その中間あたりをしきい値に設定してください。

「if (センサーの値 < しきい値) { 暗いと判定 }」のように条件分岐を組めば、明るさが変化したタイミングでLEDの点灯やブザーの通知につなげられます。

明るさを検知した工作のアイデア

もっとも定番なのが、暗くなったら自動でLEDを点灯させる「明かりセンサーライト」です。

自由研究テーマ集の記事でも、明るさの変化を記録する簡易照度ロガーとして、CdSセルを使ったテーマを紹介しています。

ブザーと組み合わせれば、暗い場所に置いたものへの接近をお知らせする簡易の防犯センサーのような使い方もできます。

ブザーの鳴らし方については別の記事で詳しく整理しています。

数分〜数十分おきに値を記録し続ければ、1日の明るさの変化をグラフにできる、自由研究向きのテーマにもなります。

まとめ:明るさの目安としきい値の考え方

最後に、明るさの状態としきい値判定の目安を表にまとめます。

明るさの状態(目安)	CdSセルの抵抗値の傾向	対応するアクションの例
明るい(照明ON・日中)	数百Ω程度まで下がる	特に通知なし、または「明るい」の表示
やや薄暗い	明るい時と暗い時の中間程度	しきい値の再確認、様子見
暗い(照明OFF・夜間)	数十kΩ〜数百kΩ程度まで上がる	LED点灯やブザーで通知、自動点灯の実行

取り組む前に、以下の点がなんとなくつかめているか確認してみてください。

• CdSセルは抵抗値が変わる部品で、電圧に変換するには分圧回路が必要という見当がついている
• 自分の配線での明るさと電圧の上下の関係を、実測して確認する習慣がついている
• 明るい時・暗い時の値を実測してから、しきい値を決める順番が身についている

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