Kategorijas: Mikrokontrolleru shēmas
Skatījumu skaits: 32016
Komentāri par rakstu: 0

Populārākie Arduino sensori

 

Sensori tiek izmantoti visdažādākajās shēmās un projektos. Neviena automatizācija nevar iztikt bez viņiem. Mēs viņus interesējam, jo ​​ir izveidots projekts, lai vienkāršotu elektronikas dizainu un popularizēšanu Arduino. Šī ir gatava tāfele ar mikrokontrolleri un viss nepieciešamais, lai ar to strādātu un programmētu. Šajā rakstā mēs apsvērsim Arduino sensorus, taču tos var izmantot arī kopā ar citiem mikrokontrolleriem.

Populārākie Arduino sensori

Kādi ir sensori?

Sensori ir acis, ausis un citas maņas mikrokontrolieris vai cita vadības ierīce. Tās izceļas ar signāla raksturu un mērķi.

Pēc signāla rakstura ir sadalīts:

  • Analogs;

  • Digitāls

Un šim nolūkam sensori ir paredzēti mērīšanai:

  • Temperatūra;

  • Spiediens;

  • Mitrums

  • Skābums;

  • Apgaismojums

  • Ūdens līmenis vai citas vielas;

  • Vibrācija

  • Un citi specializēti komponenti.

Ja mēs runājam par Arduino, tad, saņemot informāciju no sensoriem, mēs apstrādājam digitālo signālu vai mēra spriegumu no moduļa analogās izejas. Kā jau minēts, sensori ir digitālie un analogie. Dažiem Arduino moduļiem ir gan digitālā, gan analogā izvade, kas tos apvieno.

Pēc ierīces viņi ir

  • Rezistīvs

  • Induktīvs

  • Kapacitīvs;

  • Pjezoelektrisks;

  • Fotoelementi un citi veidi.



Gaismas vai gaismas sensors

Vienkāršākais veids, kā noteikt kaut ko spilgtumu - izmantojiet fotorezistoru, fotodiodu vai fototransistoru. Varat savienot kādu no uzskaitītajām opcijām Arduino vai iegādāties īpašu dēli - gaismas sensors.

Gaismas sensors

Kādas ir pabeigta risinājuma priekšrocības? Pirmkārt, lai atklātu izmaiņas viena fotoelementa apgaismojumā, nepietiek, jums ir nepieciešams arī parasts vai ieskaņojošs rezistors, varbūt tas salīdzinātājs, pakāpeniskai darbībai jā / nē. Otrkārt, rūpnīcā izgatavota iespiedshēmas plate būs uzticamāka nekā montāža ar eņģēm vai pakešu plātni vai citi veidi, ko amatieri izmanto.

Gaismas sensors

Vietnē aliexpress vai citos tiešsaistes veikalos to var atrast pēc pieprasījuma "PHOTOSENSITIVE-SENSOR" vai vienkārši "gaismas sensors".

Šim modulim ir trīs izejas:

  • Uzturs;

  • Zeme

  • Digitālā izeja no salīdzinātāja.

Vai četru kontaktu versija:

  • Uzturs;

  • Zeme

  • Digitālā izeja no salīdzinātāja;

  • Analogais

Tātad uz tāfeles novietotais skaņošanas rezistors, lai pielāgotu komparatora laiku, var radīt digitālu signālu.

Lietošanas piemēri:

  • Gaismas sensors foto relejam;

  • Trauksme (pārī ar emitētāju);

  • Objektu skaitītājs, kas šķērso gaismas staru utt.

Ir grūti sasniegt precīzas vērtības, jo pareizai noregulēšanai ar apgaismojumu būs nepieciešams pareizs gaismas skaitītājs. Fotorezistori ir piemērotāki tādu abstraktu vērtību noteikšanai kā "tumša vai gaiša".

Papildus šādam dēlim pārdošanā ir diezgan interesants GY-302 modulis. Šis ir gaismas sensors, kura pamatā ir BH-1750 integrētā shēma. Tās iezīme ir tāda, ka tas ir digitālais modulis, tā ietilpība ir 16 biti, sazinās ar mikrokontrolleriem, izmantojot i2c kopni. 16 biti ļauj izmērīt apgaismojumu no 1 līdz 65356 luksiem (Lx).

Apkārtējās gaismas sensors, kas balstīts uz integrēto shēmu BH-1750

Zemāk ir tā savienojuma shēma. Jūs varat pamanīt, ka SDA un SCL savienots ar mikrokontrollera analogām tapām.

Gaismas sensora savienojuma shēma

Tas ir saistīts ar faktu, ka I2C kopne ir ieviesta uz šīm arduino tapām, ko var redzēt, apskatot šo attēlu. Tāpēc nekautrējieties par šo faktu, sensors ir digitāls.

GY-302 moduļa shēma

Digitālo sensoru priekšrocība ir tā, ka jums nav jāpārbauda katras instances vērtības, jāsastāda tabulas, lai izmērītās vērtības pārveidotu reālos mērogos utt.Vairumā gadījumu digitālajiem sensoriem ir pietiekami vienkārši savienot gatavu bibliotēku un nolasīt vērtības, kas pārveidotas par reālām vienībām.

GY-302 (BH-1750) skices piemērs:

GY-302 skices piemērs

Kā darbojas skice?

Sākumā mēs sakām programmai, ka mums ir jāsavieno Wire.h bibliotēka, kas ir atbildīga par komunikāciju caur I2C līniju, un BH1750. Pārējās darbības ir labi aprakstītas komentāros, un rezultātā katrs 100 ms nolasa vērtību no sensora Luksā.

GY-302 BH1750 raksturojums:

  • I2C mikrokontrolleru komunikācija

  • Spektrālā reakcija ir līdzīga acu jutībai

  • Infrasarkanā starojuma radītās kļūdas tiek samazinātas līdz minimumam

  • Mērīšanas diapazons 0-65535 Lux

  • Barošanas spriegums: 3-5 V

  • Zems strāvas patēriņš un miega funkcija

  • 50/60 Hz gaismas trokšņu filtrēšana

  • Maksimālais sensoru skaits uz 1 I2C kopnes ir 2 gab.

  • Nav nepieciešama kalibrēšana

  • Pašreizējais patēriņš - 120 μA

  • Miega režīmā - 0,01 μA

  • Izmērītais viļņa garums - 560 nm

  • Augstas izšķirtspējas režīmā - 1 lukss

  • Zemas izšķirtspējas režīmā - 4 luksi

  • ADC - 16 bitu

Mērījumiem nepieciešamais laiks:

  • Augstas izšķirtspējas režīmā - 120 ms

  • Zemas izšķirtspējas režīmā - 16 ms


Šķēršļu sensors

Es izvēlējos šo sensoru kā nākamo, kas jāapsver, jo viena no tā iespējām darbojas, pamatojoties uz fotodiodu vai fototransistoru, kas principā ir līdzīgs iepriekšējā sadaļā apskatītajam fotorezistoram.

Šķēršļu sensors

Tās nosaukums ir "optiskais šķēršļu sensors". Galvenais funkcionālais elements ir fotodiode un LED, kas izstaro un saņem IR spektrā (tāpēc nav redzami cilvēka acij, kā arī sliekšņa agregāts, kas salikts, piemēram, uz salīdzināšanas ierīces ar jutības regulatoru. Izmantojot to, tiek noregulēts sensora iedarbināšanas attālums, starp citu, tas ir digitāli.

Pieslēguma shēmas piemērs:

Savienojuma piemērs

Signāla apstrādes programmas no sensora piemērs.

Signāla apstrādes programmas no sensora piemērs

Šeit, ja sensora izeja ir “1”, kas nozīmē “ir šķērslis”, iedegsies gaismas diode uz Arduino plates vai savienota ar 13. tapu (to pašu). Visbiežāk izmanto robotikā un trauksmē.

Izmantojot sensorus

Attāluma sensors

Iepriekšējā kopija sastāv no uztvērēja, - fotodiodes un emitētāja, - LED. Ultraskaņas attāluma sensors sastāv arī no uztvērēja un ultraskaņas viļņu izstarotāja. Viņa vārds ir HC SR04.

Attāluma sensors

Raksturojums HC SR04:

  • 5 V barošanas spriegums

  • Spēka t oka darbības parametrs - 15 mA

  • Pasīvā strāva <2 mA

  • Skata leņķis - 15 °

  • Pieskāriena izšķirtspēja - 0,3 cm

  • Mērīšanas leņķis - 30 °

  • Impulsa platums - 10-6 s

  • Mērījumu diapazons: 2-400 cm.

Kļūda parādās:

  • temperatūra un mitrums - to var samazināt, piemēram, izmērot temperatūru ar DHT-11 vai DHT-22 un ievadot koeficientus, lai labotu mērījumus.

  • attālums līdz objektam;

  • objekta atrašanās vietu attiecībā pret sensoru (saskaņā ar starojuma diagrammu) var kompensēt, uzstādot HC SR04 uz servo, lai mainītu virzienu un veiktu precīzus pielāgojumus.

  • sensora moduļa elementu veiktspējas kvalitāte.

Starojuma shēma:

Radiācijas shēma

Plātnei ir četras izejas:

  • VCC - jauda;

  • Trig - ieejas signāls;

  • Atbalss - izejas signāls;

  • GND ir parasts vads.

HC SR04 sensora vadi

Kā apstrādāt lasījumus?

1. Mēs nosūtām impulsu ar ilgumu 10 μs uz TRIG ieeju;

2. moduļa iekšpusē impulss tiek pārveidots par 8 impulsu paketi, kas seko viens otram ar frekvenci 40 kHz un tiek nosūtīti caur emitētāju;

3. impulsi, kas atspoguļojas no šķēršļa, nonāk uztvērējā un tiek izvadīti ECHO;

4. No ECHO izejas saņemtā impulsa ilgums jāsadala ar 58,2, lai iegūtu attālumu centimetros, un ar 148, ja jums jāpārveido collas.

Kodu piemērs:

Parauga kods

Izmēra temperatūru

Vienkāršākais veids, kā izmērīt temperatūru, izmantojot mikrokontrolleri, ir izmantojiet termopāri vai termistoru. Termopāri tiek izmantoti, lai izmērītu augstu temperatūru, kā arī iekštelpās un ārā - tas, par kuru es runāšu mazliet zemāk, tiks darīts, bet pagaidām apskatīsim termopāri.

Temperatūras sensors

Katram termopāra veidam ir sava pieeja darbam ar mikrokontrolleri. Piemēram, ir K tipa termopārs vai, kā to mēdz dēvēt, - hromē-alumils, ar izmērīto temperatūru diapazonu no -200 līdz +1400 grādiem pēc Celsija ar jutīgumu 41 mV / Celsija. Viņai ir īpašs pārveidotājs, kura pamatā ir max6675 IC, tam ir funkcija kompensēt aukstā krustojuma temperatūru utt.

Temperatūras mērīšanas modulis

Jūs varat strādāt ar šo moduli, izmantojot Arduino tāda paša nosaukuma bibliotēku. Zemāk redzamajā attēlā ir redzams programmas koda piemērs šai lietai.

Parauga kods

Tad seriālā porta monitorā tiek parādīts sekojošais.

Seriālā porta monitors

Bet ir arī digitālais temperatūras sensors DS12B20, to var saukt par klasisko, jo tas daudzus gadus tiek izmantots amatieru projektos un ilgi pirms Arduino parādīšanās.

Digitālais temperatūras sensors DS12B20

Šī digitālā integrētā shēma un tās iekšējā ierīce ir parādīta attēlā zemāk:

Iekšējās ierīces mikroshēma

Plātnes savienojuma shēma:

Plātnes savienojuma shēma

Galvenās iezīmes un informācija DS18b20:

  • Kļūda ir mazāka par 0,5 ° C (temperatūras diapazonā no -10 ° C līdz + 85 ° C).

  • Nav nepieciešama kalibrēšana

  • Mērījumu diapazons - no -55 С līdz + 125С

  • VCC, barošanas spriegums 3,3-5V.

  • izšķirtspēja līdz 0,0625С, ko nosaka programmatūra;

  • Izšķirtspēja - 12 biti

  • Katram gadījumam tiek piešķirts unikāls sērijas kods. Tas ir nepieciešams, lai vienā projektā varētu ērti izmantot vairākus gabalus

  • Sakaru saskarne - 1 vads

  • Siksna nav nepieciešama

  • Maksimālais sensoru skaits vienā līnijā ir 127 gab.

  • Neīstās enerģijas režīms - šajā gadījumā sensoram tiek pievadīta enerģija tieši no sakaru līnijas. Tajā pašā laikā netiek garantēta temperatūras mērīšana virs 100C

Zemāk jūs redzat binārā koda pārveidošanas diagrammu no DS18b20 līdz temperatūrai grādos pēc Celsija.

Binārā koda pārveidošanas tabula no DS18b20 līdz temperatūrai grādos pēc Celsija

Temperatūras vērtību nolasīšanas programmas piemērs.

Temperatūras vērtību nolasīšanas programmas piemērs

Atmosfēras spiediena sensori

Elektroniskos barometrus montē, pamatojoties uz atmosfēras spiediena sensoriem. Plaši tika izmantotas šādas iespējas:

  • BMP180;

  • BMP280;

  • BME280.

Atmosfēras spiediena sensori

Ja divi iepriekšējie gadījumi bija līdzīgi viens otram, tad Sensors BME280 - Šī ir miniatūra laika stacija. Tajā iebūvēti 3 sensori:

  • Temperatūra;

  • Spiediens;

  • Mitrums.

Tās tehniskie parametri:

  • Izmēri 2,5 x 2,5 x 0,93 mm;

  • Metāla LGA korpuss, kas aprīkots ar 8 izejām;

  • Barošanas spriegums 1,7 - 3,6 V;

  • I2C un SPI saskarņu pieejamība;

  • Gaidīšanas režīma strāvas patēriņš 0,1 µA.

Šie piemēri ir MEMS barometri. MEMS nozīmē mikroelektromehānisko. Šī ir mehāniskā mikrostruktūra, kuras darbam tiek izmantotas kapacitīvas parādības un citi principi. Zemāk redzat šāda sensora piemēru kontekstā.

Sensora sekcijs

Pieslēguma shēmas piemērs:

Savienojuma piemērs

Un programmas koda piemērs:

Parauga kods

Programmas loģika ir vienkārša:

1. Izsauciet apakšprogrammas (funkcijas) lasījumu no sensora.

2. Pieprasījums par barometrā integrētā temperatūras sensora nolasījumiem.

3. Mēs gaidām laiku, lai novērtētu temperatūras sensoru;

4. Izlasiet temperatūras mērījumu rezultātus;

5. pieprasīt spiediena vērtības;

6. Mēs gaidām spiediena mērīšanas laiku;

7. Nolasiet spiediena vērtību;

8. Atgrieziet spiediena vērtību no funkcijas.

Interesants fakts ir tas, ka ir četras vērtību nolasīšanas iespējas, tās tiek norādītas kā arguments funkcijā startPressure, otrā zīme ir no 0 līdz 3, kur 0 ir aptuvena aplēse, un 3 ir precīza aplēse.


Kustības sensors

Visbiežākais Arduino kustības sensors ir IR sensora modulis HC SR501. Šī moduļa iezīme ir tāda, ka tam ir noregulēts reakcijas attālums un izejas signāla kavējuma laiks pēc darbības.

Kustības sensors

Moduļa iespējas:

1. Barošanas spriegums 4,5 - 20 V.

2. klusuma strāva ≈ 50 μA;

3. izejas signāla spriegums (loģikas līmenis): 3,3 V;

4. darba temperatūras diapazons - no -15 ° C līdz 70 ° C;

5. Izmēri: 32 * 24 mm;

6. Redzamības lauks - 110 °;

7. maksimālais darbības attālums - no 3 līdz 7 m (regulējams); Virs 30 ° C šis attālums var samazināties.

Elektroinstalācijas shēma:

Kustības sensora savienojuma shēma

Kā strādāt ar viņu, mēs apsvērām iepriekš publicētajā rakstā: Kustības sensoru shēmas, to darba princips un elektroinstalācijas shēmas


Ūdens līmeņa sensors

Paredzēts šķidruma līmeņa norādīšanai.

Ūdens līmeņa sensors

Raksturlielumi

1. Barošanas spriegums 3-5V

2. Patēriņa strāva> 20 mA

3. Analogs

4. Mērīšanas zonas izmēri 40x16 mm

5. Pieļaujamais mitrums 10% - 90%

Kodu piemērs:

Parauga kods

Izejas vērtības ir no 0 (sausā stāvoklī) līdz 685 (tas var atšķirties, faktiski atkarīgs no ūdens vadītspējas). Neaizmirstiet par elektrolīzi, kad, mērot sāls vai cietā ūdens līmeni, tā kodīs.


Noplūdes sensors

Modulis sastāv no divām daļām - paša sensora un salīdzinājuma, to var uzbūvēt uz LM393, LM293 vai LM193.

Noplūdes sensors

Pateicoties salīdzināmajam, analogs signāls tiek pārveidots par digitālu.

Elektroinstalācijas shēma:

Noplūdes sensora vadu shēma

Valdes pinouts:

  • VCC - jauda, ​​jāatbilst Apduino paneļa jaudai, vairumā gadījumu tā ir 5 V;

  • GND - parastais vads;

  • AO - analogs signāls;

  • DO ir digitāls signāls.

Uz salīdzināšanas paneļa ir iestatīšanas rezistors, tas nosaka sensora jutīgumu. Tas var darboties kā signāls par lietu vai kaut ko noplūstot, un, strādājot pārī ar šādu celtni, tas var darboties kā aizsardzība pret cauruļvadu noplūdēm dzīvoklī:

Noplūdes aizsardzības krāns

Video parāda, kā tas darbojas:


Mitruma sensors

Parasti izmanto automātiskos laistīšanas projektos, lai noteiktu augsnes mitrumu, kā arī iepriekšējais sastāv no elektrodiem un dēļa ar salīdzināšanas ierīci.

Mitruma sensors

Tas var darboties gan analogā, gan digitālā režīmā. Automātiskās apūdeņošanas sistēmas ar celtni, kura pamatā ir motors, savienojuma shēmas piemērs:

Mitruma sensora savienojuma shēma ar Arduino

Un programmas koda piemērs digitālā signāla apstrādei no mitruma sensora:

Kods koda mitruma sensora digitālā signāla apstrādei
Digitālais temperatūras un mitruma sensors AM2302

Secinājums

Mēs pārbaudījām populāros sensorus, taču ir arī daudzi citi. Tie ir dažādi vibrācijas sensori, žiroskopi, akselerometri, radiācijas sensori un daudz kas cits.

Raksta mērķis bija vienuviet apkopot dažādus elementus, kas var būt noderīgi iesācējiem elektronikas inženieriem viņu projektu īstenošanā. Ja jūs interesē kāds konkrēts sensors - rakstiet komentāros, un mēs to apsvērsim sīkāk.

Jūsu ērtībai mēs jums esam izveidojuši tabulu ar aprēķinātajām izmaksām un populāro sensoru sarakstu Arduino tādā secībā, kādā tie tika apskatīti rakstā:Sensori Arduino

Cenas tiek ņemtas no Krievijas vai Ukrainas tiešsaistes veikaliem. Ķīnā tie maksā 2 vai vairāk reizes lētāk.

Skatīt arī vietnē electrohomepro.com:

  • Temperatūras un mitruma mērīšana Arduino - metožu izvēle
  • Analogo sensoru pievienošana Arduino, lasīšanas sensori
  • Kāda ir atšķirība starp analogo un digitālo sensoru
  • Kā līnijas sensors ir sakārtots un darbojas
  • Kustības sensoru shēmas un to darbības princips, savienojuma shēmas

  •