親子STEM DIY：用Arduino製作光線感應指示燈｜KY-018光敏電阻

2026年9月26日

上一課我們利用PIR人體感應模組製作簡易人體感應警報器，今次再進一步，讓小朋友認識另一種常見的感測方式：感應環境光線。

今次使用 KY-018光敏電阻感測模組配合 Arduino Uno R3，製作一個簡單的「光線感應指示燈」。Arduino會讀取KY-018的光線感測數值，再按照程式設定的門檻控制LED亮起或熄滅。

今次的重點並不只是「做一盞燈」，而是讓小朋友由上一課的數碼輸入（Digital Input）進一步學習類比輸入（Analog Input），了解感測器可以將環境變化轉化成Arduino可以讀取的數值。

實際完成的Arduino光線感應指示燈：KY-018負責感應環境光線，Arduino根據讀取到的數值控制LED。

💡 今次要學懂甚麼？

這個小製作會帶小朋友認識以下幾個Arduino基本概念：

甚麼是光敏電阻（Photoresistor / LDR）
甚麼是類比輸入（Analog Input）
如何使用 analogRead() 讀取感測器數值
如何利用Serial Monitor觀察感測器讀數
如何利用一個數值門檻控制LED
為甚麼同一個LED，接線方式不同時，LOW和HIGH的效果可以不同

簡單來說，今次的學習流程就是：

環境光線 → KY-018 → 類比數值 → Arduino程式判斷 → LED顯示結果

🧰 你需要準備甚麼材料？

材料	用途
Arduino Uno R3	控制及讀取感測器數值
KY-018光敏電阻感測模組	感應環境光線變化
LED	顯示光線感應結果
220Ω電阻	限制LED電流
麵包板（Breadboard）	方便無焊接接線
杜邦線（Jumper Wires）	連接Arduino、KY-018及LED
USB數據線	供電及上載Arduino程式

今次使用外置LED，因此需要配合220Ω限流電阻。LED不應直接接駁Arduino輸出腳位，串聯電阻可以限制LED電流。

整個製作不需要焊接，適合用麵包板進行親子DIY。

👨👩👧 建議年齡及製作時間

建議年齡：約8歲或以上，在家長陪同下進行
製作時間：約30–45分鐘，視乎小朋友年齡及Arduino經驗而定
難度：Arduino入門
是否需要焊接：不需要

💡 今次學習的新概念：類比輸入（Analog Input）

上一課使用PIR人體感應模組時，Arduino主要判斷輸入是HIGH還是LOW，可以簡單理解為「有沒有偵測到動作」。

光敏電阻則有所不同。

光敏電阻（Photoresistor / LDR）會隨著光照條件改變而改變其電阻特性。KY-018模組將光敏電阻配合電路，從S（Signal）腳輸出感測訊號，Arduino便可以使用類比輸入讀取一個數值。

與單純的HIGH / LOW相比，類比輸入可以讓我們看到一個範圍內的數值變化。

今次使用Arduino Uno的A0腳位讀取KY-018的訊號。

因此，小朋友可以由上一課的：

「有」或者「沒有」

進一步學習：

「現在讀到的是多少？」

這正是Arduino STEM學習中非常重要的一步。

🔌 接線方法

先按照以下方法連接KY-018：

KY-018	Arduino Uno
S / Signal	A0
VCC	5V
− / GND	GND

然後按照實際接線方式連接外置LED及220Ω電阻。

今次的LED採用低電位控制（Active-Low）方式。在這種接法下，Arduino D13輸出LOW時LED亮起；輸出HIGH時LED熄滅。

Arduino	連接
D13	LED控制端（經220Ω電阻）
LED另一端	接正電源

由於LED的實際控制效果取決於接線方式，因此製作時不要只看LED的正負極，也要留意LED究竟是由HIGH還是LOW觸發。

實際接線示範：Arduino Uno配合KY-018、LED及220Ω電阻，在麵包板上完成光線感應測試。

🔎 為甚麼今次LED是「黑暗時發亮」？

這部分也是今次小朋友可以學到的一個重要概念。

我們使用的程式是：

if (lightLevel < 500) {
  digitalWrite(ledPin, LOW);
} else {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
}

而在今次實際LED接線方式下：

Arduino D13	LED狀態
LOW	LED亮
HIGH	LED熄

因此，當Arduino讀到的數值低於500時：

lightLevel < 500 → D13 LOW → LED亮

而當讀數為500或以上時：

lightLevel ≥ 500 → D13 HIGH → LED熄

所以在今次實際製作中，可以將它理解為一個簡單的光線感應指示燈：當感測數值達到程式設定的條件時，LED便會改變狀態。

要注意：LED的亮／熄方向與接線方式有關。如果將LED改用另一種接法，LOW和HIGH所代表的實際LED狀態亦可能相反。

💻 Arduino程式碼

以下就是今次使用的完整Arduino程式：

const int lightSensorPin = A0;
const int ledPin = 13;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int lightLevel = analogRead(lightSensorPin);

  Serial.println(lightLevel);

  if (lightLevel < 500) {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }

  delay(200);
}

程式逐行理解

1. 設定感測器腳位

const int lightSensorPin = A0;

告訴Arduino，我們會使用A0讀取KY-018的訊號。

2. 設定LED腳位

const int ledPin = 13;

LED控制腳位使用D13。

3. 設定LED為輸出

pinMode(ledPin, OUTPUT);

因為Arduino需要控制LED，所以D13設定為OUTPUT。

4. 啟動Serial Monitor通訊

Serial.begin(9600);

這樣我們便可以在Arduino IDE的Serial Monitor看到感測器讀數。

5. 讀取KY-018

int lightLevel = analogRead(lightSensorPin);

analogRead()會讀取A0的類比輸入，並將結果儲存在lightLevel。

6. 將數值顯示在Serial Monitor

Serial.println(lightLevel);

每次讀取後，Arduino都會將數值列印出來。

7. 使用500作為示範門檻

if (lightLevel < 500) {
  digitalWrite(ledPin, LOW);
} else {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
}

程式會比較目前讀數與500。

這裡的500並不是一個固定的「光暗標準」，而是一個方便入門示範的門檻值。

不同房間、燈光、感測器位置，以及不同KY-018模組，都可能令實際讀數有所不同。因此，真正有趣的地方是讓小朋友自己觀察Serial Monitor，再決定適合自己的門檻。

🧪 第一次測試：改變光線，觀察LED

確認KY-018的VCC、GND及S接線正確。
確認LED及220Ω電阻接線正確。
將Arduino Uno透過USB連接電腦。
將上述程式上載到Arduino。
開啟Arduino IDE的Serial Monitor。
將Serial Monitor速度設定為9600 baud。
先觀察正常室內光線下的讀數。
用手遮住KY-018的光敏電阻。
再用手機燈或電筒照向KY-018。
比較不同光線環境下的讀數及LED狀態。

🔍 為甚麼一定要看Serial Monitor？

如果只是看LED亮不亮，小朋友只能知道「結果變了」。

但如果同時打開Serial Monitor，就可以看到Arduino實際讀取到甚麼數值。

例如可以進行以下小實驗：

測試環境	記錄Arduino讀數	LED狀態
正常室內光線	自行記錄	自行觀察
用手遮住感測器	自行記錄	自行觀察
手機燈／電筒照射	自行記錄	自行觀察

這個過程其實就是一個很簡單的STEM實驗：

觀察 → 測量 → 設定 → 測試 → 修改

而不是單純將一段程式碼複製到Arduino就完成。

🧠 光敏電阻是怎樣工作的？

光敏電阻（LDR / Photoresistor）是一種會因應光照條件改變電阻特性的感測元件。

KY-018將光敏電阻及相關電路整合在小型PCB上，並提供S（Signal）輸出，讓Arduino可以透過類比輸入讀取訊號變化。

因此，當環境光線發生變化時，KY-018的輸出訊號亦會改變，Arduino再將這個訊號轉換成程式可以處理的數值。

小朋友可以將整個過程想像成：

光線變化

↓

KY-018感測器輸出變化

↓

Arduino A0讀取數值

↓

程式比較數值

↓

LED改變狀態

🎯 STEM Challenge：自己找出適合的門檻

完成基本製作後，不要立即滿足於「LED會亮」。

可以讓小朋友進行一個小小的實驗：

記錄正常房間光線下的數值。
遮住KY-018，再記錄數值。
用手機燈照射KY-018，再記錄數值。
比較三組讀數。
嘗試將程式中的500改成其他數值。
重新上載程式。
再次測試LED的亮滅。

例如可以問小朋友：

「如果將500改成300，會發生甚麼？」
「如果改成700呢？」
「在房間開燈和關燈時，讀數有甚麼不同？」
「如果將感測器放近手機燈，讀數會不會改變？」
「如果換一個房間，原本的500還適合嗎？」

這樣便可以由「跟住教學做」進一步變成真正的測量、比較及實驗。

🚀 進階玩法

完成基本版本後，可以繼續改良這個小製作。

1. 製作真正的自動夜燈

可以根據實際測試所得的讀數，重新設定門檻，令LED在指定環境光線條件下自動亮起。

2. 加入PWM自動調光

下一步可以學習Arduino的PWM及analogWrite()，不只是控制LED「亮／熄」，而是控制LED的亮度。

3. 加入蜂鳴器

當光線達到某個條件時，同時啟動蜂鳴器，製作簡單的光線警報器。

4. 加入LCD顯示器

將KY-018的讀數直接顯示在LCD上，例如：

Light Level: 420

這樣小朋友便可以更直觀地看到感測器數值。

5. 與上一課PIR結合

更進一步，可以將今次的KY-018與上一課的PIR人體感應器結合，例如只有在「環境較暗」及「偵測到有人移動」兩個條件同時成立時才亮燈。

這已經開始接近真正的自動照明系統邏輯。

🧠 今次學到的Arduino知識

概念	今次學習內容
Analog Input	使用A0讀取KY-018
analogRead()	將感測器訊號讀取成數值
Serial Monitor	查看Arduino實際讀數
if / else	根據數值作出不同動作
Threshold	使用500作為示範判斷門檻
Digital Output	利用D13控制LED
Active-Low	了解LOW可以代表LED亮，視乎接線方式

👨👩👧 家長提示

接線或重新插拔元件前，建議先拔除Arduino USB電源。
接線後先檢查VCC、GND及Signal是否接到正確腳位。
外置LED應配合限流電阻使用。
今次使用USB低壓供電，不涉及市電。
小朋友製作時建議由家長陪同。
麵包板、LED、電阻及杜邦線等小零件應遠離幼兒。
如LED沒有按照預期亮滅，先檢查LED正負極、D13接線及電阻位置，再檢查程式。

❓ FAQ 常見問題

Q1：一定要使用麵包板嗎？

不是。麵包板只是讓初學者可以不用焊接，方便快速修改及測試電路。對親子DIY來說，麵包板會比較容易操作。

Q2：為甚麼KY-018要接A0，而不是D2、D3等數碼腳位？

因為今次需要讀取光線感測器的數值，而不是單純判斷HIGH或LOW，所以使用Arduino的Analog Input，例如A0。

Q3：為甚麼今次是環境較暗時LED亮？

因為今次程式設定為當lightLevel < 500時，D13輸出LOW；而實際LED採用低電位控制方式，因此LOW會令LED亮起。

Q4：500是不是固定的光線標準？

不是。500只是今次示範使用的門檻值。實際讀數會受環境光線、感測器位置、燈光及模組本身等因素影響。建議先觀察Serial Monitor，再按實際測試結果調整。

Q5：如果我的LED亮滅方向跟文章不同，怎麼辦？

首先檢查LED的接線方式。LED是HIGH亮還是LOW亮，取決於實際電路接法。如果接法不同，即使使用相同的Arduino程式，LED的亮滅方向亦可能不同。

Q6：可以直接使用Arduino Uno板上的內置LED嗎？

可以作為簡單測試，但今次教學使用外置LED，是希望小朋友同時學習LED、限流電阻、麵包板及實際電路接線。

Q7：為甚麼Serial Monitor的數值一直變化？

因為感測器會持續感應周圍環境。房間燈光、手的位置、手機燈、窗外陽光等都可能令讀數改變。因此，感測器數值不一定會固定在同一個數字。

Q8：如果500在我的環境不合適，可以怎樣做？

可以。先記錄不同環境下的讀數，再將程式中的500修改成較適合你實際環境的門檻，重新上載程式測試。

🎥 實際測試效果

實際測試Arduino光線感應指示燈：改變環境光線，觀察KY-018讀數及LED亮滅變化。

📚 從PIR到KY-018：Arduino學習進一步

如果你有跟住上一課的Arduino人體感應警報器，今次的學習其實是一個自然的延伸。

上一課：PIR	今次：KY-018
人體動作感應	環境光線感應
Digital Input	Analog Input
HIGH / LOW	數值讀取
digitalRead()	analogRead()
判斷有沒有動作	比較光線數值

由這兩個小製作，小朋友已經開始掌握Arduino很重要的一個基本概念：

感測器負責「感應」，Arduino負責「判斷」，輸出元件負責「顯示結果」。

🏠 小結：由「感應」開始學Arduino

今次使用KY-018光敏電阻模組及Arduino Uno，製作一個簡單的光線感應指示燈。

小朋友不只是學會接線及上載程式，更會開始理解：

環境變化 → 感測器 → 數值 → 程式判斷 → 輸出

而且透過Serial Monitor實際觀察數值，再自行修改500這個門檻，便可以由「跟住教學做」進一步變成真正的STEM實驗。

上一課我們學習PIR的Digital Input，今次開始接觸KY-018的Analog Input。下一步便可以進一步學習PWM、LED調光、超聲波距離感測器、LCD顯示，甚至Wi-Fi物聯網。

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🔖 延伸學習

完成今次光線感應小製作後，可以繼續挑戰：

Arduino PWM LED自動調光
Arduino超聲波距離感測器
Arduino溫度感測器
Arduino LCD顯示器
PIR + KY-018雙感測器自動燈
ESP32 Wi-Fi智能感應燈

由一粒光敏電阻開始，小朋友已經可以一步一步建立自己的Arduino STEM作品。

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