Категорије: Склопови микроконтролера
Број прегледа: 32016
Коментари на чланак: 0

Најпопуларнији сензори за Ардуино

 

Сензори се користе у великом броју кругова и пројеката. Ниједна аутоматизација не може без њих. Заинтересовани смо за њих јер је створен пројекат који поједностављује дизајн и популаризацију електронике Ардуино. Ово је готова плоча са микроконтролером и свим потребним за рад са њом и програмирање. У овом чланку ћемо размотрити сензоре за Ардуино, али они се могу користити и са другим микроконтролерима.

Најпопуларнији сензори за Ардуино

Шта су сензори?

Сензори су очи, уши и друга чула микроконтролер или други контролни уређај. Одликује их природа сигнала и наменом.

По природи сигнал се дели на:

  • Аналогни;

  • Дигитални

А у ту сврху су сензори за мерење:

  • Температура;

  • Притисак;

  • Влажност

  • Киселост;

  • Осветљење

  • Ниво воде или друге супстанце;

  • Вибрација

  • И друге специјализоване компоненте.

Ако говоримо о Ардуину, онда када примамо информације од сензора обрађујемо дигитални сигнал или меримо напон из аналогног излаза модула. Као што је већ поменуто, сензори су дигитални и аналогни. Неки модули за Ардуино имају дигитални и аналогни излаз, који их обједињује.

По уређају су

  • Отпорни

  • Индуктивни

  • Цапацитиве;

  • Пиезоелектрични;

  • Фотоћелије и друге врсте.



Сензор светлости или светлости

Најлакши начин за одређивање светлине нечега - користите фоторесистор, фотодиод или фототрансистор. Можете да повежете једну од наведених опција на Ардуино или купите посебну плочу - сензор светлости.

Сензор светлости

Које су предности решења „на кључ“? Прво, да одредите промене у осветљености једне фотоћелије није довољно, потребан вам је и обичан или подешавајући отпорник, можда упоређивач, за корак корак да / не операција. Друго, творнички произведена штампана плоча биће поузданија од монтаже са шаркама или серијске плоче или других начина на које аматери користе.

Сензор светлости

На алиекпресс-у или у другим веб продавницама може се наћи на захтев „ПХОТОСЕНСИТИВЕ-СЕНСОР“ или једноставно „лигхт сенсор“.

Овај модул има три излаза:

  • Прехрана;

  • Земљу

  • Дигитални излаз из компаратора.

Или четворо пин верзија:

  • Прехрана;

  • Земљу

  • Дигитални излаз из компаратора;

  • Аналогни

На плочи постављеном угађању отпорника за подешавање времена компаратора може се произвести дигитални сигнал.

Примери употребе:

  • Сензор светла за фото релеј;

  • Аларм (упарен са одашиљачем);

  • Бројач предмета који прелазе светлосни сноп, итд.

Тешко је постићи тачне вредности, јер ће за исправно подешавање осветљењем бити потребан мерач светла. Фоторесистори су погоднији за одређивање апстрактних вредности као што су "тамно или светло".

Поред такве плоче у продаји можете да пронађете и прилично занимљиву ГИ-302 модул. Ово је сензор светлости заснован на БХ-1750 интегрисаном кругу. Његова је карактеристика то што је дигитални модул, капацитета 16 бита, комуницира с микроконтролерима преко и2ц сабирнице. 16 бита омогућава вам мерење осветљења од 1 до 65356 Лук (Лк).

Сензор амбијенталног светла заснован на интегрисаном кругу БХ-1750

Испод је дијаграм његове везе. Можда ћете приметити да СДА и СЦЛ спојени на аналогне иглице микроконтролера.

Дијаграм везе светлосног сензора

То је због чињенице да је И2Ц сабирница уграђена на ове ардуино игле, што се може видети следећом сликом. Стога се немојте заварати том чињеницом: сензор је дигитални.

ГИ-302 дијаграм модула

Предност дигиталних сензора је у томе што вам није потребно да проверите вредности сваке инстанце, саставите табеле како бисте пременили измерене вредности у стварне скале и тако даље.У већини случајева за дигиталне сензоре довољно је једноставно повезати готову библиотеку и прочитати вредности претворене у стварне јединице.

Примјер скице за ГИ-302 (БХ-1750):

Пример скице за ГИ-302

Како функционира скица?

На почетку кажемо програму да морамо да повежемо Вире.х библиотеку која је одговорна за комуникацију преко И2Ц линије и БХ1750. Остали поступци су добро описани у коментарима, и као резултат, сваких 100 мс читамо вредност са сензора у Луку.

Карактеристике ГИ-302 БХ1750:

  • Комуникација микроконтролера И2Ц

  • Спектрални одговор сличан осетљивости ока

  • Грешке услед инфрацрвеног зрачења су сведене на минимум

  • Опсег мерења 0-65535 Лук

  • Напон напајања: 3-5 В

  • Мала потрошња струје и функција мировања

  • 50/60 Хз филтрирање светлосног буке

  • Максимални број сензора на 1 И2Ц магистрали је 2 комада.

  • Калибрација није потребна

  • Тренутна потрошња - 120 μА

  • У режиму мировања - 0,01 μА

  • Измерена таласна дужина - 560 нм

  • У режиму високе резолуције - 1 Лук

  • У режиму ниске резолуције - 4 Лук

  • АДЦ - 16 бит

Време потребно за мерења:

  • У режиму високе резолуције - 120 мс

  • У режиму ниске резолуције - 16 мс


Сензор препрека

Одабрао сам овај сензор као следећи који треба узети у обзир, јер једна од његових опција делује на основу фотодиода или фототрансистора, који су у принципу слични фоторесистору о коме је реч у претходном одељку.

Сензор препрека

Име му је „оптички сензор препрека“. Главни функционални елемент су фотодиода и ЛЕД који емитују и примају у ИР спектру (дакле, нису видљиви људском оку, као и скуп прагова састављен, на пример, на компаратору са регулатором осетљивости. Помоћу њега се подешава удаљеност на којој се сензор активира, тако што је дигитални.

Пример дијаграма везе:

Пример везе

Пример програма за обраду сигнала од сензора.

Пример програма за обраду сигнала од сензора

Овде, ако је излаз са сензора „1“, што значи „постоји препрека“, лампица на Ардуино плочи или спојена на 13. пин (иста ствар) ће се упалити. Најчешће се користи у роботици и аларму.

Коришћење сензора

Сензор растојања

Претходна копија састоји се од пријемника, - фотодиоде и емитера, - ЛЕД. Сензор удаљености од ултразвука такође се састоји од пријемника и емитора ултразвучних таласа. Његово име је ХЦ СР04.

Сензор растојања

Карактеристике ХЦ СР04:

  • 5В напајање

  • Радни параметар силе т ока - 15 мА

  • Пасивна струја <2 мА

  • Угао гледања - 15 °

  • Резолуција додира - 0,3 цм

  • Мерни угао - 30 °

  • Ширина пулса - 10-6 с

  • Опсег мерења: 2-400 цм.

Грешка се појављује због:

  • температура и влажност - могу се смањити мерењем на пример са ДХТ-11 или ДХТ-22 и уносом коефицијената за исправљање мерења.

  • удаљеност до објекта;

  • локација објекта у односу на сензор (према дијаграму зрачења) може се надокнадити постављањем ХЦ СР04 на серво за промену смера и тачних подешавања.

  • квалитет перформанси елемената сензорских модула.

Облик зрачења:

Образац зрачења

Плоча има четири излаза:

  • ВЦЦ - снага;

  • Триг - улазни сигнал;

  • Ехо - излазни сигнал;

  • ГНД је уобичајена жица.

ХЦ СР04 води до сензора

Како обрађивати очитања?

1. На ТРИГ улаз шаљемо импулс дужине 10 μс;

2. Унутар модула импулс се претвара у пакет од 8 импулса који прате један другога са фреквенцијом од 40 кХз и шаљу се кроз емитер;

3. Импулси рефлектирани од препреке стижу до пријемника и излазе у ЕЦХО;

4. Трајање импулса примљеног из ЕЦХО излаза треба поделити са 58.2 да бисте добили удаљеност у центиметрима и са 148 ако треба да се претворите у инча.

Пример кода:

Узорак код

Измерите температуру

Најлакши начин за мерење температуре помоћу микроконтролера је користите термоелемент или термистор. Термопарови се користе за мерење високих температура, за мерење унутрашњих и спољашњих - оно о чему ћу говорити мало у наставку, радићемо о овом, али за сада погледајмо термоелемент.

Сензор температуре

Свака врста термоелемента има свој приступ раду са микроконтролером. На пример, постоји термоелемент типа К, или како га још називају - хромел-алумел, са распоном измерених температура од -200 до +1400 степени Целзијуса, са осетљивошћу од 41 мВ / степени Целзијуса. А за њу постоји посебан претварач заснован на ИЦ мак6675, он има функцију компензације температуре хладног споја и тако даље.

Модул за мерење температуре

Са овим модулом можете радити користећи библиотеку истог назива за Ардуино. На слици испод видите пример програмског кода за овај случај.

Узорак код

Затим се следеће приказује на монитору серијских портова.

Монитор серијског порта

Али ту је и дигитални температурни сензор ДС12Б20, може се назвати класиком, јер се користи дуги низ година у аматерским пројектима, и много пре појаве Ардуина.

Дигитални температурни сензор ДС12Б20

Овај дигитални интегрисани круг његов унутрашњи уређај приказан је на доњој слици:

Интерни микро круг уређаја

Дијаграм везе плоче:

Дијаграм везе плоче

Кључне карактеристике и информације ДС18б20:

  • Грешка је мања од 0,5 ° Ц (у температурном опсегу од -10 ° Ц до + 85 ° Ц).

  • Калибрација није потребна

  • Опсег мерења - од -55 Ц до + 125С

  • ВЦЦ, напон напајања 3,3-5В.

  • резолуција до 0,0625С, подешена софтвером;

  • Резолуција - 12 бита

  • Свакој инстанци је додељен јединствени серијски код. Ово је неопходно за једноставно коришћење неколико комада у једном пројекту

  • Комуникацијски интерфејс - 1-жица

  • Није потребно везање

  • Максимални број сензора на једној линији је 127 комада.

  • Лажни режим напајања - у овом случају сензор се напаја директно из комуникацијске линије. Истовремено, није загарантовано мерење температуре веће од 100Ц

Испод видите графикон конверзије бинарног кода из ДС18б20 у температуру у степени Целзијуса.

Табела конверзије за бинарни код из ДС18б20 у температуру у степени Целзијуса

Пример програма за очитавање вредности температуре.

Пример програма за очитавање вредности температуре

Атмосферски притисак сензори

Електронски барометри се састављају на основу сензора атмосферског притиска. Следеће опције су широко коришћене:

  • БМП180;

  • БМП280;

  • БМЕ280.

Атмосферски притисак сензори

Ако су две претходне инстанце биле сличне једна другој, онда БМЕ280 сензор - Ово је минијатурна метеоролошка станица. У њему су уграђена 3 сензора:

  • Температура;

  • Притисак;

  • Влажност.

Његове техничке карактеристике:

  • Димензије 2,5 к 2,5 к 0,93 мм;

  • Метално ЛГА кућиште, опремљено са 8 излаза;

  • Напон напајања 1,7 - 3,6 В;

  • Доступност И2Ц и СПИ интерфејса;

  • Потрошња у стању приправности 0,1 µА.

Ови примери су барометри МЕМС. МЕМС означава микроелектромеханичке уређаје. Ово је механичка микроструктура која користи капацитивне појаве и друга начела за свој рад. Испод видите пример таквог сензора у контексту.

Пример секције сензора

Пример дијаграма везе:

Пример везе

И пример програмског кода:

Узорак код

Логика програма је једноставна:

1. Позовите потпрограм (функцију) очитања са сензора.

2. Захтев за очитавање температурног сензора интегрисаног у барометар.

3. Чекамо време да проценимо температурни сензор;

4. Прочитајте резултат мерења температуре;

5. затражити вредности притиска;

6. Чекамо време мерења притиска;

7. очитајте вредност притиска;

8. Вратите вредност притиска из функције.

Занимљива је чињеница да постоје четири опције за читање вредности, оне су наведене као аргумент у функцији стартПрессуре, други знак је од 0 до 3, где је 0 груба процена, а 3 је тачна процена.


Сензор покрета

Најчешћи сензор покрета за Ардуино је ХЦ СР501 ИЦ сензорски модул. Карактеристика овог модула је да има подешавање удаљености одзива и времена кашњења излазног сигнала након рада.

Сензор покрета

Карактеристике модула:

1. Напон напајања 4,5 - 20 В.

2. мировање струје ≈ 50 μА;

3. Напон излазног сигнала (логички ниво): 3,3 В;

4. Радни температурни опсег - од -15 ° Ц до 70 ° Ц;

5. Димензије: 32 * 24 мм;

6. видно поље - 110 °;

7. максимална радна удаљеност - од 3 до 7 м (подесива); Изнад 30 ° Ц, ово растојање може да се смањи.

Дијаграм ожичења:

Дијаграм везе сензора кретања

Како радити са њим разматрали смо у чланку објављеном раније: Шеме сензора кретања, принцип њиховог рада и шема дијаграма


Сензор нивоа воде

Дизајниран је да указује на ниво течности.

Сензор нивоа воде

Карактеристике

1. Напон напајања 3-5В

2. Потрошња струје> 20 мА

3. Аналогни

4. Димензије мерне зоне 40к16 мм

5. Дозвољена влажност ваздуха 10% - 90%

Пример кода:

Узорак код

Излазне вредности су од 0 (у сувом стању) до 685 (могу се разликовати, заправо зависе од водљивости воде). Не заборавите на електролизу, када се мери ниво соли или тврде воде, она ће нагризати.


Сензор цурења

Модул се састоји од два дела - самог сензора и компаратора, може се градити на ЛМ393, ЛМ293 или ЛМ193.

Сензор цурења

Захваљујући компаратеру, аналогни сигнал се претвара у дигитални.

Дијаграм ожичења:

Дијаграм ожичења сензора за цурење

Испред одбора:

  • ВЦЦ - снага мора одговарати снази плоче Апдуино, у већини случајева је 5В;

  • ГНД - заједничка жица;

  • АО - аналогни сигнал;

  • ДО је дигитални сигнал.

На плочи компаратора постоји подешавање отпорника, који поставља осетљивост сензора. Може деловати као сигнал кише или цурења нечега, а када је упарен са таквом дизалицом, може радити као заштита од цурења цевовода у стану:

Славина за заштиту од цурења

Видео показује како то функционише:


Сензор влажности

Обично се користи у пројектима аутоматског наводњавања, за одређивање влажности тла, као и претходну, састоји се од електрода и плоче са компаратором.

Сензор влажности

Може да ради и у аналогном и у дигиталном режиму. Пример дијаграма повезивања за систем аутоматског наводњавања с краном на основу мотора:

Дијаграм повезивања сензора влажности са Ардуином

И пример програмског кода за обраду дигиталног сигнала са сензора влажности:

Пример кода за обраду дигиталног сигнала са сензора влажности
Дигитални сензор температуре и влажности АМ2302

Закључак

Испитали смо популарне сензоре, али постоје и многи други. То су разни сензори за вибрације, жироскопи, акцелерометри, сензори за зрачење и још много тога.

Циљ чланка је био да се на једном месту прикупе разни елементи који могу бити корисни инжењеру електроничком почетнику за реализацију њихових пројеката. Ако сте заинтересовани за одређени сензор - напишите у коментарима и размотрићемо га детаљније.

Ради ваше удобности, за вас смо саставили табелу са процењеним трошковима и листу популарних сензора за Ардуино, редоследом којим су узети у обзир у чланку:Сензори за Ардуино

Цене се узимају из интернет продавница у Русији или Украјини. У Кини коштају 2 или више пута јефтиније.

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Мерење температуре и влажности на Ардуину - избор метода
  • Спајање аналогних сензора на Ардуино, очитавање сензора
  • Која је разлика између аналогних и дигиталних сензора
  • Како је линијски сензор сређен и функционише
  • Шеме сензора покрета и принцип њиховог рада, шеме дијаграма

  •