BH1750: cyfrowy czujnik natężenia światła, kompleksowy przewodnik

W tym artykule przyjrzymy się modułowi cyfrowego czujnika natężenia światła BH1750 – niewielkiemu, ale niezwykle precyzyjnemu urządzeniu, które pozwala na pomiar w luxach z rozdzielczością nawet 1 lx. Dowiesz się, jak dzięki wbudowanej kalibracji i niskim zakłóceniom uzyskać powtarzalne i wiarygodne wyniki pomiaru w bardzo szerokim zakresie od 1 do 65535 lx. Przedstawimy zalety wykorzystania tego czujnika natężenia światła, zwłaszcza w porównaniu z popularnymi, ale mniej precyzyjnymi rozwiązaniami analogowymi.

Opiszemy krok po kroku, jak zintegrować BH1750 z platformą Arduino, wykorzystując prostą i niezawodną magistralę I2C. Zobaczysz, jak skonfigurować układ, wybrać odpowiedni tryb pomiaru (standardowy lub wysokiej rozdzielczości), a także jak interpretować uzyskane wartości w luxach. Dzięki praktycznym wskazówkom unikniesz najczęstszych błędów związanych z zakłóceniami czy niewłaściwym okablowaniem.

Dodatkowo przyjrzymy się możliwym zastosowaniom – od automatyki domowej, przez systemy monitoringu oświetleniowego, aż po projekty naukowe na Raspberry Pi. Wskażemy, jak optymalizować czas integracji i zużycie energii, a także jak skalować rozwiązanie, dodając kolejne moduły na jednej magistrali. Na koniec podsumujemy kluczowe korzyści płynące z użycia czujnika BH1750, co pozwoli Ci szybko wdrożyć gotowe rozwiązanie w Twoim projekcie.

2. Dlaczego warto użyć modułu cyfrowego BH1750 z Arduino?

Moduł cyfrowy BH1750 świetnie współpracuje z platformą Arduino, ponieważ eliminuje problemy typowe dla układów analogowych – brak konieczności dodatkowej konwersji sygnału sprawia, że pomiar natężenia światła jest bardziej stabilny i odporny na zakłócenia. Dzięki prostemu połączeniu przez magistralę I2C wystarczy cztery przewody (zasilanie, masa, SDA, SCL), by już po chwili odczytywać wartości w luxach. Integracja z Arduino Uno jest wręcz bezwysiłkowa – dostępne biblioteki automatycznie zajmują się konfiguracją interfejsu I2C, a Ty możesz skupić się na logice projektu, np. adaptacyjnym sterowaniu oświetleniem czy monitoringu środowiskowym.

Dodatkowo czujnik natężenia światła BH1750 oferuje rozdzielczością 1 lub 4 lx, co pozwala na elastyczną optymalizację czasu pomiaru i zużycia energii. W trybie wysokiej rozdzielczości uzyskasz precyzyjne odczyty nawet przy słabym oświetleniu, natomiast szybki tryb standardowy sprawdzi się, gdy zależy Ci na częstych aktualizacjach. Energooszczędność modułu, niskie zapotrzebowanie na prąd w trybie uśpienia oraz szeroki zakres pomiarowy od 1 do 65535 lx czynią BH1750 doskonałym wyborem do projektów bateryjnych i rozbudowanych systemów z wieloma czujnikami na jednej magistrali.

3. Jak podłączyć czujnik BH1750 do płytki Arduino Uno?

Podłączenie modułu cyfrowego czujnika natężenia światła BH1750 do Arduino Uno odbywa się za pomocą czterech przewodów, co sprawia, że instalacja jest niezwykle prosta i szybka. VCC modułu podłącz do pinu 5 V (lub 3,3 V, jeśli używasz bardziej wrażliwego układu), a GND modułu do GND na płytce — to zapewni odpowiednie zasilanie i masę. Linie sygnałowe SDA i SCL łączysz odpowiednio z pinami A4 (SDA) oraz A5 (SCL) na Arduino Uno, co umożliwia dwukierunkową komunikację przez magistralę I2C. Dzięki temu interfejsowi i2c czujnik BH1750 może wymieniać dane o natężeniu światła z minimalnym zakłóceniem sygnału – odczyty w luksach trafiają bezpośrednio do Twojego programu.

Po stronie oprogramowania wystarczy dołączyć do kodu bibliotekę BH1750 (np. #include <BH1750.h>) oraz bibliotekę Wire do obsługi interfejsu I2C. W funkcji setup() 

wywołujesz Wire.begin() i inicjalizujesz czujnik:

BH1750 lightMeter;
void setup() {
  Wire.begin();
  lightMeter.begin();
}

Następnie, w pętli loop(), wystarczy wywołać float lux = lightMeter.readLightLevel(); i możesz od razu wykorzystać wynik pomiaru natężenia światła w swoim projekcie. Dzięki cyfrowemu charakterowi sensora od razu otrzymujesz wartość w lux, bez dodatkowej konwersji, a zakres pomiarowy aż do 65535 lx pozwala na zastosowania od słabego oświetlenia po pełne słońce.

4. Co to jest adres I2C i jak go znaleźć dla BH1750?

Adres I2C to unikalny identyfikator każdego urządzenia podłączonego do magistrali I2C, który pozwala mikrokontrolerowi rozróżnić, z którym modułem chce się komunikować. W przypadku czujnika natężenia światła BH1750 standardowo spotyka się dwa możliwe adresy: 0x23 (gdy pin ADDR jest zwarty do masy) lub 0x5C (gdy pin ADDR jest do VCC). Dzięki tej elastyczności można na jednej magistrali I2C umieścić nawet kilka modułów BH1750, każdy z innym adresem, i odczytywać równolegle wiele punktów pomiarowych.

Aby szybko sprawdzić rzeczywisty adres Twojego czujnika, użyj prostego skanera I2C w środowisku Arduino:

1. Podłącz BH1750 do Arduino Uno zgodnie z poprzednim opisem (linia SDA do A4, SCL do A5).
2. Załaduj do płytki szkic “I2C Scanner” (dostępny w przykładach biblioteki Wire).
3. Otwórz Monitor Portu Szeregowego i uruchom program – wyświetli on zaadresowane urządzenia wraz z ich adresami.

Dzięki temu zabiegowi będziesz pewien, z którym numerem hexadecymalnym komunikuje się moduł cyfrowy, a w Twoim kodzie Arduino wystarczy podmienić wartość adresu w wywołaniu inicjalizującym bibliotekę BH1750, by rozpocząć bezbłędny pomiar natężenia światła.

5. Jak odczytywać dane z czujnika światła BH1750 w luxach?

Aby rozpocząć pomiar z modułu cyfrowego czujnika natężenia światła BH1750, wystarczy skorzystać z gotowej biblioteki dostępnej w ArduinoIDE, która obsługuje układ BH1750FVI i komunikację przez interfejs I2C. W kodzie dołączamy najpierw dwie biblioteki:

#include <Wire.h>          // obsługa magistrali i2c
#include <BH1750.h>        // sterownik czujnika natężenia światła

Następnie w funkcji setup() inicjalizujemy płytkę Arduino Uno, zaczynając od Wire.begin(), a potem lightMeter.begin(). Dzięki temu moduł zostanie skonfigurowany w trybie standardowym (rozdzielczością 1 lx). W pętli loop() wywołujemy:

float lux = lightMeter.readLightLevel(); 

co zwraca wartość w luxach – od 1 do 65535 lux (zakres pomiarowy). Wartość ta reprezentuje rzeczywiste natężenie światła o długości widma 420–680 nm, a wynik można od razu wykorzystać do sterowania np. jasnością diod czy regulacji oświetlenia w pomieszczeniu.

Warto pamiętać, że przy bardzo silnym świetle (powyżej ~65535 lx) sensor może osiągnąć saturację, dlatego w kodzie warto dodać prostą kontrolę:

if (lux >= 65535) {
  // np. tryb niższej rozdzielczości lub filtr UV
}

Dzięki temu unikniemy nieprawidłowych odczytów. Podobnie można porównać wyniki z czujnika natężenia światła gy-302, który również bazuje na układzie BH1750, ale bywa oferowany w innych modułach. Odczyty pomiaru natężenia światła warto kalibrować w naturalnych warunkach oświetleniowych (słońce, świetlówka) i przechowywać średnie wartości, co poprawi stabilność pomiaru przy zmiennym oświetleniu.

6. Jaki jest zakres pomiaru natężenia światła BH1750 i natężenia światła gy-302?

Zakres pomiarowy czujnika BH1750 wynosi od 1 do 65535 lx, co oznacza, że moduł cyfrowego pomiaru natężenia światła jest w stanie mierzyć zarówno minimalne poziomy oświetlenia, jak i bezpośrednie światło słoneczne. Dzięki wbudowanemu przetwornikowi A/C o wysokiej rozdzielczości układ BH1750FVI zapewnia niski szum pomiarowy i stabilne odczyty w całym spektre widma od około 420 do 680 nm.

Moduł GY-302, choć często sprzedawany jako oddzielny sensor, również bazuje na tym samym chipie BH1750 i w praktyce oferuje niemal identyczny zakres pomiaru — 1–65535 lux. Różnica polega głównie na sposobie wyprowadzenia pinów i ewentualnym filtrze na obudowie, ale pod względem parametrów pomiarowych oba rozwiązania zachowują szeroki zakres pomiarowy i niskie zużycie prądu.

W praktycznych zastosowaniach warto pamiętać, że przy wartościach bliskich 65535 lx czujnik może osiągnąć saturację, wskazując wartość maksymalną. W takich sytuacjach można przełączyć go na tryb niższej rozdzielczości lub zastosować filtr optyczny, by uniknąć przesterowania. Dzięki temu sensor BH1750/GY-302 sprawdzi się zarówno w projektach domowych, jak i profesjonalnych systemach monitoringu oświetlenia.

7. Na czym polega pomiar natężenia światła z rozdzielczością 1 lub 4 lx?

Czujnik BH1750FVI umożliwia wybór jednego z dwóch trybów pracy: wysokiej rozdzielczości (≈1 lx) lub standardowej rozdzielczości (≈4 lx). W trybie wysokiej rozdzielczości – zwanym często HR Mode – moduł cyfrowego czujnika natężenia światła wykonuje dłuższą integrację sygnału, co pozwala uzyskać bardzo dokładny pomiar natężenia światła nawet w warunkach słabego oświetlenia. Z kolei tryb standardowy (Standard Mode) skraca czas pomiaru, zmniejszając rozdzielczość do około 4 lx, za to umożliwiając częstsze odczyty w aplikacjach wymagających szybkiej aktualizacji danych.

Przełączanie między trybami odbywa się poprzez komendy wysyłane przez interfejs I2C – wystarczy użyć odpowiedniej funkcji w bibliotece BH1750 podczas inicjalizacji. Regulacja rozdzielczości pozwala optymalizować zużycie energii i czas pomiaru w zależności od potrzeb projektu: w systemie bateryjnym możesz wybrać niższą rozdzielczość, by ograniczyć pobór prądu, natomiast w aplikacjach naukowych lub profesjonalnych systemach monitoringu oświetlenia warto zastosować najwyższą precyzję. Dzięki temu zakres pomiarowy od 1 do 65535 lx pozostaje w pełni dostępny, a Twoja płytka Arduino Uno lub Raspberry Pi otrzymuje wartości o minimalnym poziomie szumów i zakłóceń.

8. Jak zoptymalizować pomiar oświetlenia w różnych warunkach?

Aby uzyskać najbardziej wiarygodne wyniki z czujnika natężenia światła BH1750, warto zadbać o odpowiednie przygotowanie środowiska pomiarowego. Przede wszystkim stosuj filtr optyczny, który ochroni moduł przed nagłymi skokami natężenia światła – zwłaszcza przy bezpośrednim nasłonecznieniu. Zamontuj czujnik w uchwycie, który ograniczy boczne padanie promieni świetlnych, co pozwoli na bardziej jednolity pomiar oświetlenia. Przed właściwymi testami kalibruj układ względem znanego źródła światła (np. lampa halogenowa lub świetlówka), aby ustalić bazową wartość odniesienia i skorygować ewentualny offset. W warunkach zmiennego oświetlenia – na zewnątrz lub w pomieszczeniach z migotającymi źródłami światła – warto pobierać kilka odczytów w krótkim odstępie czasu i obliczać średnią ruchomą, co minimalizuje wpływ fluktuacji.

Po stronie oprogramowania możesz optymalizować pomiar natężenia światła za pomocą dostępnych trybów pracy BH1750FVI: wybierz tryb wysokiej rozdzielczości, gdy zależy Ci na precyzji (≈1 lx) albo tryb standardowy, gdy potrzebujesz szybszych odczytów (≈4 lx). W użyciu magistrali I2C skonfiguruj czas integracji, by zrównoważyć zużycie energii i częstotliwość pomiarów – dłuższy czas integracji obniży poziom szumów, krótszy pozwoli na bardziej dynamiczne śledzenie zmian. Jeżeli wykorzystujesz kilka modułów na jednej magistrali, nadaj im różne adresy I2C, co umożliwi równoległe zbieranie danych i porównywanie odczytów z różnych miejsc. Na płytce Arduino Uno lub Raspberry Pi możesz dodatkowo zaimplementować filtr cyfrowy (np. filtr dolnoprzepustowy), który wygładzi przypadkowe zakłócenia, lub zastosować adaptive thresholding, by automatycznie dostosować progi alarmowe do bieżącego poziomu oświetlenia. Dzięki tym zabiegom każdy pomiar będzie stabilny, powtarzalny i dostosowany do specyfiki Twojego projektu.

9. Czy BH1750 sprawdzi się w projektach z Raspberry Pi?

Moduł cyfrowego czujnika natężenia światła BH1750 doskonale integruje się z platformą Raspberry Pi, ponieważ wykorzystuje ten sam interfejs I2C, co pozwala na szybkie i niezawodne połączenie. Wystarczy podłączyć linie SDA i SCL do odpowiednich pinów na płytce, zapewnić zasilanie 3,3 V oraz masę, a następnie za pomocą biblioteki smbus w Pythonie odczytać wartości w lux. Dzięki temu sensor może być częścią zaawansowanych systemów monitoringu środowiskowego, inteligentnych ogrodów czy automatyki domowej, wykorzystujących moc obliczeniową i łatwość programowania Raspberry Pi.

Aby zrealizować pomiar natężenia światła na magistrali I2C, w Pythonie wystarczy kilka linijek kodu:

import smbus
import time

bus = smbus.SMBus(1)             # magistrala I2C na Raspberry Pi
addr = 0x23                      # domyślny adres BH1750
bus.write_byte(addr, 0x10)       # tryb wysokiej rozdzielczości
time.sleep(0.2)
data = bus.read_i2c_block_data(addr, 0x00, 2)
lux = ((data[0] << 8) | data[1]) / 1.2
print(f"Natężenie światła: {lux:.2f} lux")

Dzięki elastycznemu podejściu Raspberry i wsparciu wielu sensorów na tej samej magistrali I2C, możesz łatwo skalować projekt, dodając kolejne moduły BH1750 i zbierać dane z różnych punktów pomiarowych.

Prezentowaną w artykule elektronikę znajdziesz oczywiście w naszym sklepie 👉 sklep.msalamon.pl 👈Zapraszamy również na nasze social media, gdzie na bieżąco informujemy o nowych produktach oraz o najciekawszych promocjach 😎👇

• Instagram
• Facebook
• YouTube
• TikTok