เซ็นเซอร์ยอดนิยมสำหรับ Arduino

เซ็นเซอร์ถูกใช้ในวงจรและโครงการที่หลากหลาย ระบบอัตโนมัติไม่สามารถทำได้หากไม่มีพวกเขา เราสนใจโครงการเหล่านี้เนื่องจากมีการสร้างโครงการเพื่อลดความซับซ้อนของการออกแบบและความนิยมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Arduino. นี่เป็นบอร์ดสำเร็จรูปที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์และทุกสิ่งที่คุณต้องใช้กับมันและเขียนโปรแกรม ในบทความนี้เราจะพิจารณาเซ็นเซอร์สำหรับ Arduino แต่พวกเขายังสามารถใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ

เซ็นเซอร์คืออะไร?

เซ็นเซอร์คือตาหูและประสาทสัมผัสอื่น ๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์ หรืออุปกรณ์ควบคุมอื่น ๆ พวกเขามีความโดดเด่นด้วยลักษณะของสัญญาณและตามวัตถุประสงค์

โดยธรรมชาติของสัญญาณแบ่งออกเป็น:

• อนาล็อก;

• ดิจิตอล

และเพื่อวัตถุประสงค์เซ็นเซอร์มีไว้สำหรับการวัด:

• อุณหภูมิ;

• ความดัน

• ความชื้น

• ความเป็นกรด;

• แสง;

• ระดับน้ำหรือสารอื่น ๆ

• การสั่นสะเทือน;

• และส่วนประกอบพิเศษอื่น ๆ

ถ้าเราพูดถึง Arduino เมื่อได้รับข้อมูลจากเซ็นเซอร์เราจะประมวลผลสัญญาณดิจิตอลหรือวัดแรงดันไฟฟ้าจากเอาท์พุทแบบอะนาล็อกของโมดูล ดังกล่าวแล้ว เซ็นเซอร์เป็นดิจิตอลและอนาล็อก. โมดูลบางตัวสำหรับ Arduino มีทั้งเอาต์พุตแบบดิจิตอลและอนาล็อกซึ่งรวมเป็นหนึ่ง

โดยอุปกรณ์พวกเขา

• resistive;

• อุปนัย;

• capacitive;

• piezoelectric;

• ตาแมวและประเภทอื่น ๆ

เซ็นเซอร์วัดแสงหรือแสง

วิธีที่ง่ายที่สุดในการกำหนดความสว่างของบางสิ่ง - ใช้ photoresistor, photodiode หรือ phototransistor. คุณสามารถเชื่อมต่อหนึ่งในตัวเลือกที่ระบุไว้กับ Arduino หรือซื้อบอร์ดพิเศษ - เซ็นเซอร์วัดแสง.

ประโยชน์ของโซลูชั่นแบบครบวงจรคืออะไร ประการแรกการกำหนดความเปลี่ยนแปลงของไฟส่องสว่างของตาแมวเดียวนั้นไม่เพียงพอคุณต้องมีตัวต้านทานปกติหรือตัวปรับแต่ง เปรียบเทียบสำหรับการดำเนินการตามขั้นตอนใช่ / ไม่ใช่ ประการที่สองแผงวงจรพิมพ์ที่ทำจากโรงงานจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่าการติดตั้งบานพับหรือบอร์ดแบตช์หรือวิธีการอื่น ๆ ที่มือสมัครเล่นใช้

ใน aliexpress หรือในร้านค้าออนไลน์อื่น ๆ สามารถพบได้ตามคำขอ "PHOTOSENSITIVE-SENSOR" หรือเพียงแค่ "เซ็นเซอร์แสง"

โมดูลนี้มีสามผลลัพธ์:

• โภชนาการ

• ที่ดิน;

• เอาต์พุตดิจิตอลจากตัวเปรียบเทียบ

หรือรุ่นสี่พิน:

• โภชนาการ

• ที่ดิน;

• เอาต์พุตดิจิตอลจากตัวเปรียบเทียบ

• อนาล็อก

ดังนั้นบนบอร์ดวางต้านทานการปรับเพื่อปรับเวลาของการเปรียบเทียบสามารถผลิตสัญญาณดิจิตอล

ตัวอย่างการใช้งาน:

• เซ็นเซอร์วัดแสงสำหรับถ่ายทอดภาพ;

• Alarm (จับคู่กับตัวปล่อยความร้อน);

• ตัวนับของวัตถุที่ข้ามลำแสง ฯลฯ

เป็นการยากที่จะบรรลุค่าที่แน่นอนเนื่องจากต้องการตัววัดแสงที่ถูกต้องสำหรับการปรับที่ถูกต้องโดยการให้แสงสว่าง Photoresistor เหมาะสำหรับการกำหนดค่านามธรรมเช่น "มืดหรือสว่าง"

นอกจากบอร์ดดังกล่าวลดราคาแล้วคุณยังสามารถค้นพบสิ่งที่น่าสนใจ โมดูล GY-302. นี่คือเซ็นเซอร์ตรวจจับแสงตามวงจรรวม BH-1750 คุณสมบัติของมันคือมันเป็นโมดูลดิจิตอลมันมีความจุ 16 บิตสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านบัส i2c 16 บิตช่วยให้คุณสามารถวัดความสว่างได้ตั้งแต่ 1 ถึง 65356 Lux (Lx)

ด้านล่างเป็นแผนภาพแสดงการเชื่อมต่อ คุณอาจสังเกตเห็นว่า SDA และ SCL เชื่อมต่อกับหมุดอะนาล็อกของไมโครคอนโทรลเลอร์.

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าบัส I2C นั้นติดตั้งบนพิน Arduino ซึ่งสามารถมองเห็นได้จากภาพต่อไปนี้ ดังนั้นอย่าหลงกลโดยข้อเท็จจริงนี้เซ็นเซอร์เป็นดิจิตอล

ข้อดีของเซ็นเซอร์ดิจิตอลคือคุณไม่จำเป็นต้องตรวจสอบค่าของแต่ละอินสแตนซ์รวบรวมตารางเพื่อแปลค่าที่วัดได้เป็นสเกลจริงและอื่น ๆในกรณีส่วนใหญ่สำหรับเซ็นเซอร์ดิจิตอลก็เพียงพอที่จะเชื่อมต่อไลบรารีสำเร็จรูปและอ่านค่าที่แปลงเป็นหน่วยจริง

ตัวอย่างร่างสำหรับ GY-302 (BH-1750):

ร่างจดหมายทำงานอย่างไร

ในตอนแรกเราบอกโปรแกรมว่าเราต้องเชื่อมต่อไลบรารี Wire.h ซึ่งรับผิดชอบการสื่อสารผ่านสาย I2C และ BH1750 ส่วนที่เหลือของการกระทำมีการอธิบายไว้อย่างดีในความคิดเห็นและเป็นผลให้ทุก 100ms เราอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ใน Lux

ลักษณะของ GY-302 BH1750:

• การสื่อสารไมโครคอนโทรลเลอร์ I2C

• การตอบสนองทางสเปกตรัมคล้ายกับความไวตา

• ข้อผิดพลาดเนื่องจากรังสีอินฟราเรดจะลดลง

• ช่วงการวัด 0-65535 Lux

• การจ่ายแรงดัน: 3-5 V

• ฟังก์ชั่นการสิ้นเปลืองกระแสไฟและโหมดสลีปต่ำ

• การกรองสัญญาณรบกวนแสง 50/60 Hz

• จำนวนสูงสุดของเซ็นเซอร์บนบัส I2C 1 ชิ้นคือ 2 ชิ้น

• ไม่จำเป็นต้องทำการสอบเทียบ

• การบริโภคในปัจจุบัน - 120 μA

• ในโหมดสลีป - 0.01 μA

• ความยาวคลื่นที่วัดได้ - 560 นาโนเมตร

• ในโหมดความละเอียดสูง - 1 Lux

• ในโหมดความละเอียดต่ำ - 4 Lux

• ADC - 16 บิต

ใช้เวลาในการวัด:

• ในโหมดความละเอียดสูง - 120 ms

• ในโหมดความละเอียดต่ำ - 16 ms

เซ็นเซอร์อุปสรรค

ฉันเลือกเซ็นเซอร์นี้เป็นตัวเลือกถัดไปที่ต้องพิจารณาเนื่องจากตัวเลือกตัวใดตัวหนึ่งทำงานบนพื้นฐานของโฟโตไดโอดหรือโฟโตทรานซิสเตอร์ซึ่งคล้ายกันในหลักการกับโฟโตเรเตอร์ที่กล่าวถึงในหัวข้อก่อนหน้า

ชื่อของมันคือ "เซ็นเซอร์สิ่งกีดขวางทางแสง" องค์ประกอบการทำงานหลักคือโฟโตไดโอดและ LED เปล่งและรับในสเปกตรัม IR (ดังนั้นไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์เช่นเดียวกับการประกอบเกณฑ์การประกอบเช่นบนตัวเปรียบเทียบกับตัวควบคุมความไวการใช้ระยะทางที่เซ็นเซอร์ถูกเรียก

ตัวอย่างแผนภาพการเชื่อมต่อ:

ตัวอย่างของโปรแกรมประมวลผลสัญญาณจากเซ็นเซอร์

ที่นี่หากเอาต์พุตจากเซ็นเซอร์เป็น“ 1” ซึ่งหมายถึง“ มีสิ่งกีดขวาง” LED บนบอร์ด Arduino หรือเชื่อมต่อกับพินที่ 13 (สิ่งเดียวกัน) จะสว่างขึ้น ส่วนใหญ่มักใช้ในหุ่นยนต์และสัญญาณเตือน

เซ็นเซอร์วัดระยะ

สำเนาก่อนหน้าประกอบด้วยตัวรับ - โฟโตไดโอดและตัวส่ง - LED เซ็นเซอร์วัดระยะห่างอัลตราโซนิกยังประกอบด้วยเครื่องรับและตัวปล่อยคลื่นอัลตราโซนิก ชื่อของเขาคือ HC SR04.

ลักษณะ HC SR04:

• แรงดันไฟฟ้า 5V

• พารามิเตอร์การทำงานของ force t oka - 15 mA

• กระแสไฟฟ้าสถิตย์ <2 mA

• มุมมอง - 15 °

• ความละเอียดแตะ - 0.3 ซม

• มุมการวัด - 30 °

• ความกว้างของพัลส์ - 10-6 วิ

• ช่วงการวัด: 2-400 ซม.

ข้อผิดพลาดปรากฏขึ้นเนื่องจาก:

• อุณหภูมิและความชื้น - สามารถลดลงได้โดยการวัดอุณหภูมิด้วย DHT-11 หรือ DHT-22 เป็นต้นและป้อนค่าสัมประสิทธิ์เพื่อแก้ไขการวัด

• ระยะห่างจากวัตถุ

• ตำแหน่งของวัตถุที่สัมพันธ์กับเซ็นเซอร์ (ตามแผนภาพรังสี) สามารถชดเชยได้โดยการติดตั้ง HC SR04 บนเซอร์โวเพื่อเปลี่ยนทิศทางและทำการปรับที่แม่นยำ

• คุณภาพการปฏิบัติงานขององค์ประกอบโมดูลเซ็นเซอร์

รูปแบบการฉายรังสี:

บอร์ดมีสี่เอาท์พุท:

• VCC - กำลัง

• สัญญาณอินพุต - ทริก;

• สัญญาณสะท้อนกลับ -;

• GND เป็นสายสามัญ

จะประมวลผลการอ่านได้อย่างไร

1. เราส่งพัลส์ที่มีระยะเวลา 10 μsไปยังอินพุต TRIG

2. ภายในโมดูลชีพจรจะถูกแปลงเป็นชุด 8 พัลส์ซึ่งตามมาด้วยความถี่ 40 kHz และส่งผ่านอิมิเตอร์

3. แรงกระตุ้นที่สะท้อนจากสิ่งกีดขวางมาถึงเครื่องรับและส่งออกไปยัง ECHO;

4. ระยะเวลาของพัลส์ที่ได้รับจากเอาต์พุต ECHO ควรหารด้วย 58.2 เพื่อให้ได้ระยะทางเป็นเซนติเมตรและเท่ากับ 148 หากคุณต้องการแปลงเป็นนิ้ว

รหัสตัวอย่าง:

วัดอุณหภูมิ

วิธีที่ง่ายที่สุดในการวัดอุณหภูมิโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์คือ ใช้เทอร์โมคับเปิลหรือเทอร์มิสเตอร์. เทอร์โมคับเปิลใช้สำหรับวัดอุณหภูมิสูงในการวัดในร่มและกลางแจ้ง - อันที่ฉันจะพูดถึงด้านล่างจะทำ แต่ตอนนี้มาดูเทอร์โมคัปเปิลกัน

เทอร์โมคัปเปิลแต่ละประเภทมีวิธีการทำงานของตัวเองกับไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวอย่างเช่นมีเทอร์โมคับเปิลชนิด K หรือที่เรียกว่า - chromel-alumel โดยมีช่วงอุณหภูมิที่วัดได้ตั้งแต่ -200 ถึง +1400 องศาเซลเซียสที่มีความไว 41 mV / องศาเซลเซียส และสำหรับเธอมีตัวแปลงพิเศษตาม IC max6675 มันมีฟังก์ชั่นสำหรับชดเชยอุณหภูมิของชุมทางเย็นเป็นต้น

คุณสามารถทำงานกับโมดูลนี้โดยใช้ไลบรารีที่มีชื่อเดียวกันสำหรับ Arduino ในรูปด้านล่างคุณจะเห็นตัวอย่างของรหัสโปรแกรมสำหรับกรณีนี้

จากนั้นต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นบนมอนิเตอร์พอร์ตอนุกรม

แต่ก็ยังมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบดิจิตอล DS12B20มันสามารถเรียกว่าคลาสสิกเนื่องจากมันถูกใช้มานานหลายปีในโครงการมือสมัครเล่นและนานก่อนที่จะปรากฏตัวของ Arduino

วงจรรวมดิจิตอลนี้อุปกรณ์ภายในของมันแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง:

แผนภาพการเชื่อมต่อบอร์ด:

คุณสมบัติที่สำคัญและข้อมูล DS18B20:

• ข้อผิดพลาดน้อยกว่า 0.5 ° C (ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -10 ° C ถึง + 85 ° C)

• ไม่จำเป็นต้องทำการสอบเทียบ

• ช่วงการวัด - จาก -55 Сถึง + 125С

• VCC แรงดันไฟฟ้า 3.3-5V

• ความละเอียดสูงสุด0.0625Сกำหนดโดยซอฟต์แวร์

• ความละเอียด - 12 บิต

• แต่ละอินสแตนซ์ถูกกำหนดรหัสซีเรียลที่ไม่ซ้ำกัน สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการใช้งานหลาย ๆ ชิ้นในโครงการเดียวได้อย่างง่ายดาย

• อินเตอร์เฟสการสื่อสาร - 1-Wire

• ไม่จำเป็นต้องรัด

• จำนวนสูงสุดของเซ็นเซอร์ในหนึ่งบรรทัดคือ 127 ชิ้น

• โหมดพลังงานปลอม - ในกรณีนี้เซ็นเซอร์ใช้พลังงานโดยตรงจากสายการสื่อสาร ในเวลาเดียวกันไม่รับรองการวัดอุณหภูมิที่สูงกว่า 100C

ด้านล่างคุณจะเห็นแผนภูมิการแปลงของรหัสไบนารีจาก DS18b20 เป็นอุณหภูมิในหน่วยองศาเซลเซียส

โปรแกรมตัวอย่างสำหรับการอ่านค่าอุณหภูมิ

เซ็นเซอร์ความดันบรรยากาศ

บารอมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ถูกประกอบบนพื้นฐานของเซ็นเซอร์ความดันบรรยากาศ ตัวเลือกต่อไปนี้ถูกใช้อย่างกว้างขวาง:

• BMP180;

• BMP280;

• BME280

หากทั้งสองกรณีก่อนหน้านี้มีความคล้ายคลึงกันกันแล้ว เซ็นเซอร์ BME280 - นี่คือสถานีตรวจอากาศขนาดเล็ก มี 3 เซ็นเซอร์ในตัว

• อุณหภูมิ;

• ความดัน

• ความชื้น

ลักษณะทางเทคนิค:

• ขนาด 2.5 x 2.5 x 0.93 มม.;

• Metal LGA-housing พร้อมกับเอาต์พุต 8 ตัว

• แรงดันไฟฟ้า 1.7 - 3.6V

• ความพร้อมใช้งานของอินเทอร์เฟซ I2C และ SPI

• การใช้กระแสไฟขณะสแตนด์บาย 0.1 µA

ตัวอย่างเหล่านี้คือ MEMS barometers MEMS ย่อมาจาก microelectromechanical นี่คือโครงสร้างจุลภาคเชิงกลที่ใช้ปรากฏการณ์ capacitive และหลักการอื่น ๆ สำหรับการทำงาน ด้านล่างคุณจะเห็นตัวอย่างของเซ็นเซอร์ดังกล่าวในบริบท

ตัวอย่างแผนภาพการเชื่อมต่อ:

และตัวอย่างของรหัสโปรแกรม:

ตรรกะของโปรแกรมนั้นง่ายมาก:

1. เรียกรูทีนย่อย (ฟังก์ชั่น) อ่านจากเซ็นเซอร์

2. ร้องขอการอ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่รวมอยู่ในบารอมิเตอร์

3. เรากำลังรอเวลาในการประเมินเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

4. อ่านผลลัพธ์ของการวัดอุณหภูมิ

5. ขอค่าความดัน;

6. เรากำลังรอเวลาวัดความดัน

7. อ่านค่าความดัน;

8. คืนค่าความดันจากฟังก์ชั่น

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือมีสี่ตัวเลือกสำหรับการอ่านค่าพวกมันถูกระบุว่าเป็นอาร์กิวเมนต์ในฟังก์ชั่น startPressure เครื่องหมายที่สองคือจาก 0 ถึง 3 โดยที่ 0 คือค่าประมาณคร่าวๆและ 3 คือค่าประมาณที่แน่นอน

เซ็นเซอร์เคลื่อนไหว

เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวที่พบมากที่สุดสำหรับ Arduino คือ โมดูลเซ็นเซอร์ IR HC HC501. คุณลักษณะของโมดูลนี้คือมีการปรับระยะตอบสนองและเวลาหน่วงของสัญญาณเอาต์พุตหลังการทำงาน

คุณสมบัติของโมดูล:

1. จ่ายแรงดัน 4.5 - 20 V.

2. กระแสสงบนิ่ง≈ 50 μA;

3. แรงดันสัญญาณออก (ระดับตรรกะ): 3.3 V;

4. ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน - จาก -15 ° C ถึง 70 ° C

5. ขนาด: 32 * 24 มม.;

6. สาขาดู - 110 °;

7. ระยะการทำงานสูงสุด - จาก 3 ถึง 7 เมตร (ปรับได้); สูงกว่า 30 ° C ระยะนี้อาจลดลง

แผนภาพการเดินสายไฟ:

วิธีทำงานกับเขาเราได้พิจารณาบทความที่ตีพิมพ์ก่อนหน้านี้: รูปแบบของเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวหลักการทำงานและแผนภาพเชื่อมต่อ

เซ็นเซอร์ระดับน้ำ

ออกแบบมาเพื่อระบุระดับของเหลว

คุณสมบัติ:

1. จ่ายแรงดันไฟฟ้า 3-5V

2. การบริโภคในปัจจุบัน> 20 mA

3. อะนาล็อก

4. ขนาดของโซนการวัด 40x16 มม

5. ความชื้นที่อนุญาต 10% - 90%

รหัสตัวอย่าง:

ค่าเอาต์พุตจาก 0 (ในสภาวะแห้ง) ถึง 685 (อาจแตกต่างกันขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าของน้ำ) อย่าลืมกระแสไฟฟ้าเมื่อทำการวัดระดับเกลือหรือน้ำกระด้างมันจะกัดกร่อน

เซ็นเซอร์การรั่วไหล

โมดูลประกอบด้วยสองส่วน - ตัวเซ็นเซอร์และตัวเปรียบเทียบสามารถสร้างได้บน LM393, LM293 หรือ LM193

ต้องขอบคุณอุปกรณ์เปรียบเทียบสัญญาณอนาล็อกจะถูกแปลงเป็นดิจิตอล

แผนภาพการเดินสายไฟ:

กระดาน Pinout:

• VCC - กำลังไฟจะต้องตรงกับพลังของบอร์ด Apduino ในกรณีส่วนใหญ่เป็น 5V

• GND - สายสามัญ

• AO - สัญญาณอะนาล็อก;

• DO เป็นสัญญาณดิจิตอล

มีตัวต้านทานปรับแต่งอยู่บนบอร์ดเปรียบเทียบมันตั้งค่าความไวของเซ็นเซอร์ มันสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณของฝนหรือรั่วไหลบางสิ่งบางอย่างและเมื่อจับคู่กับเครนดังกล่าวก็สามารถทำงานได้ เพื่อป้องกันท่อรั่วในอพาร์ทเมนท์:

วิดีโอแสดงวิธีการทำงาน:

เซ็นเซอร์ความชื้น

ที่ใช้กันทั่วไป ในโครงการรดน้ำอัตโนมัติเพื่อตรวจสอบความชื้นในดินเช่นเดียวกับก่อนหน้านี้ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าและคณะกรรมการที่มีตัวเปรียบเทียบ

มันสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดอนาล็อกและดิจิตอล ตัวอย่างของแผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับระบบชลประทานอัตโนมัติพร้อมเครนบนพื้นฐานของเครื่องยนต์:

และตัวอย่างของรหัสโปรแกรมสำหรับการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลจากเซ็นเซอร์ความชื้น:

ข้อสรุป

เราตรวจสอบเซ็นเซอร์ยอดนิยม แต่ก็มีอีกหลายตัว เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนไจโรสโคปเครื่องวัดความเร่งเซ็นเซอร์รังสีและอื่น ๆ อีกมากมาย

จุดประสงค์ของบทความนี้คือการรวบรวมองค์ประกอบที่หลากหลายซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ระดับเริ่มต้นสำหรับการดำเนินงานตามโครงการ หากคุณสนใจเซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่ง - เขียนความคิดเห็นแล้วเราจะพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติม

เพื่อความสะดวกของคุณเราได้รวบรวมตารางสำหรับคุณโดยมีค่าใช้จ่ายโดยประมาณและรายการเซ็นเซอร์ยอดนิยมสำหรับ Arduino ตามลำดับที่ได้รับการพิจารณาในบทความ:เซ็นเซอร์สำหรับ Arduino

ราคาถูกนำมาจากร้านค้าออนไลน์ในรัสเซียหรือยูเครน ในประเทศจีนมีราคาถูกกว่า 2 เท่าหรือมากกว่า