Какие бывают датчики для Arduino. Как работают основные типы сенсоров. Для чего используются различные датчики в проектах с Arduino. Как правильно подключить и настроить датчики.

Основные типы датчиков для Arduino

Arduino — популярная платформа для разработки электронных проектов. Одним из ключевых компонентов таких проектов являются различные датчики, позволяющие получать информацию об окружающей среде. Рассмотрим основные типы датчиков, которые часто используются с Arduino:

• Датчики температуры и влажности
• Датчики освещенности
• Датчики движения и расстояния
• Датчики газа и дыма
• Датчики звука
• Датчики давления
• Датчики магнитного поля

Каждый тип датчиков имеет свои особенности работы и области применения. Правильный выбор сенсора позволяет создавать функциональные устройства на базе Arduino для различных задач.

Датчики температуры и влажности

Датчики температуры и влажности относятся к наиболее распространенным сенсорам для Arduino. Они позволяют измерять температуру окружающей среды и относительную влажность воздуха. Рассмотрим популярные модели таких датчиков:

DHT11

DHT11 — простой и недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Его основные характеристики:

• Диапазон измерения температуры: 0-50°C
• Точность измерения температуры: ±2°C
• Диапазон измерения влажности: 20-90%
• Точность измерения влажности: ±5%
• Частота опроса: не более 1 Гц

DHT11 подходит для простых проектов, не требующих высокой точности. Его легко подключить к Arduino по однопроводному интерфейсу.

DHT22

DHT22 (AM2302) — улучшенная версия DHT11 с более высокой точностью:

• Диапазон измерения температуры: -40…+80°C
• Точность измерения температуры: ±0.5°C
• Диапазон измерения влажности: 0-100%
• Точность измерения влажности: ±2-5%
• Частота опроса: не более 0.5 Гц

DHT22 обеспечивает более точные измерения в широком диапазоне и подходит для более требовательных проектов.

Датчики освещенности

Датчики освещенности позволяют измерять уровень света в окружающей среде. Они часто используются в проектах умного дома, автоматического освещения и др. Рассмотрим два распространенных типа таких датчиков:

Фоторезистор

Фоторезистор — простейший аналоговый датчик освещенности. Его сопротивление меняется в зависимости от интенсивности падающего света. Основные особенности:

• Низкая стоимость
• Простота подключения
• Невысокая точность
• Зависимость от температуры

Для подключения фоторезистора к Arduino используется делитель напряжения. Чтение значений производится с аналогового входа.

BH1750

BH1750 — цифровой датчик освещенности. Его преимущества:

• Высокая точность измерений
• Широкий диапазон: 1-65535 лк
• Встроенный АЦП
• Интерфейс I2C

BH1750 позволяет получать более точные данные об уровне освещенности по сравнению с фоторезистором. Он удобен для проектов, требующих измерения освещенности в люксах.

Датчики движения и расстояния

Датчики движения и расстояния позволяют обнаруживать перемещение объектов и измерять дистанцию до них. Они широко применяются в охранных системах, роботах и других подобных проектах. Рассмотрим два распространенных типа таких датчиков:

PIR-датчик

PIR (Passive Infrared) датчик реагирует на инфракрасное излучение движущихся объектов. Его особенности:

• Обнаружение движения в радиусе до 7 м
• Угол обзора около 120°
• Цифровой выход (HIGH при обнаружении движения)
• Простота подключения и использования

PIR-датчики отлично подходят для создания систем охраны и автоматизации, реагирующих на появление человека.

Ультразвуковой дальномер HC-SR04

HC-SR04 — популярный ультразвуковой датчик для измерения расстояния. Его характеристики:

• Диапазон измерения: 2-400 см
• Точность: ±3 мм
• Угол измерения: 15°
• Рабочая частота: 40 кГц

Датчик излучает ультразвуковые импульсы и измеряет время до получения отраженного сигнала. Это позволяет определить расстояние до препятствий или движущихся объектов.

Датчики газа и дыма

Датчики газа и дыма позволяют обнаруживать различные газы и продукты горения в воздухе. Они часто используются в системах безопасности и мониторинга окружающей среды. Рассмотрим два распространенных типа таких датчиков:

MQ-2

MQ-2 — универсальный датчик для обнаружения дыма и горючих газов. Его особенности:

• Определяет дым, метан, бутан, водород и др.
• Высокая чувствительность
• Аналоговый и цифровой выходы
• Требует калибровки

MQ-2 подходит для создания детекторов дыма и утечки газа. Он требует прогрева перед работой и периодической калибровки.

MQ-135

MQ-135 — датчик качества воздуха. Его характеристики:

• Определяет NH3, NOx, спирт, бензол, дым, CO2
• Высокая чувствительность к аммиаку и CO2
• Аналоговый и цифровой выходы
• Долгий срок службы

MQ-135 часто используется в системах мониторинга качества воздуха в помещениях. Он позволяет определять наличие вредных газов и общий уровень загрязнения.

Применение датчиков в проектах Arduino

Датчики значительно расширяют возможности Arduino и позволяют создавать разнообразные интерактивные проекты. Рассмотрим несколько примеров применения различных сенсоров:

Метеостанция

Домашняя метеостанция на Arduino может использовать следующие датчики:

• DHT22 для измерения температуры и влажности
• BMP280 для измерения атмосферного давления
• BH1750 для определения уровня освещенности

Данные с датчиков могут выводиться на LCD-дисплей или передаваться на смартфон через Bluetooth.

Охранная система

Простая охранная система может включать такие датчики:

• PIR-датчик для обнаружения движения
• Датчик открытия двери на основе геркона
• MQ-2 для определения дыма

При срабатывании датчиков система может включать сирену, отправлять SMS-уведомление или активировать видеозапись.

Умный цветочный горшок

Автоматизированная система ухода за растениями может использовать следующие сенсоры:

• Датчик влажности почвы
• DHT11 для контроля температуры и влажности воздуха
• Фоторезистор для определения уровня освещенности

На основе показаний датчиков система может автоматически поливать растение, включать подсветку или вентиляцию.

Подключение датчиков к Arduino

Правильное подключение датчиков важно для их корректной работы. Рассмотрим общие принципы подключения различных типов сенсоров:

Аналоговые датчики

Аналоговые датчики (например, фоторезисторы, некоторые датчики газа) подключаются следующим образом:

• VCC — к 5V или 3.3V Arduino (в зависимости от датчика)
• GND — к GND Arduino
• Аналоговый выход — к одному из аналоговых входов Arduino (A0-A5)

Для чтения значений используется функция analogRead().

Цифровые датчики

Цифровые датчики с одним выходом (например, PIR-датчики) подключаются так:

• VCC — к 5V Arduino
• GND — к GND Arduino
• Цифровой выход — к одному из цифровых пинов Arduino

Для чтения значений используется функция digitalRead().

Датчики с интерфейсом I2C

Датчики с интерфейсом I2C (например, BMP280, BH1750) подключаются следующим образом:

• VCC — к 5V или 3.3V Arduino (в зависимости от датчика)
• GND — к GND Arduino
• SDA — к пину SDA Arduino (A4 на Uno, 20 на Mega)
• SCL — к пину SCL Arduino (A5 на Uno, 21 на Mega)

Для работы с такими датчиками обычно используются специальные библиотеки.

Заключение

Датчики играют ключевую роль в проектах на базе Arduino, позволяя создавать интерактивные и «умные» устройства. Правильный выбор и использование сенсоров открывает широкие возможности для творчества и разработки полезных гаджетов. При работе с датчиками важно учитывать их характеристики, особенности подключения и калибровки. Это позволит получать точные данные и создавать надежные системы на основе Arduino.

Ардуино модули: виды, описание, примеры датчиков

Ардуино – одна из удобнейших систем микроконтроллеров, позволяющих инженеру реализовать любую свою задумку, без лишних проблем в программной части. Всё, что необходимо, уже присутствует в бесплатных библиотеках, которые можно скачать на нашем сайте.

А благодаря модульности появляется возможность сконструировать любую систему, в зависимости от необходимости. Начиная с простого смарт-прибора для контроля освещённости и температуры в помещении, и заканчивая умными аграрными системами. Давайте же разберёмся, что такое Ардуино модули и какие их виды существуют.

Зачем нужен модуль для Ардуино

Для начала стоит понять, зачем вообще подобная модульность необходима. Ведь, казалось бы, Ардуино – это всего лишь микроконтроллер, к которому можно приспособить любой сторонний датчик. Но на деле всё не так просто, как раз из-за программной части и других особенностей системы, поэтому, для расширения функционала, и присутствуют специальные Аrduino модули, позволяющие приспособить МК к любым потребностям человека, который его использует. Это основная функция, объясняющая необходимость модульности, помимо неё, присутствуют и другие причины такого решения:

1. Стандартизированный набор датчиков с одинаковыми характеристиками позволяет писать универсальные решения для различных ситуаций. Таким образом, захотев воплотить в жизнь какой-то проект, вам не нужно самостоятельно изучать язык программирования и создавать уникальную электросхему. В большинстве случаев, уже готовая система или какие-то её части присутствуют в свободном доступе, инженеру лишь остается их правильно скомпоновать, что значительно экономит время при реализации задумок.
2. Простота работы с Ардуино. Уже описанная выше стандартизация, позволяет быть уверенным, что купленный вами датчик или специальный модуль, не нужно будет подключать с помощью дополнительных шлейфов или переходников. Хоть иногда и появляется необходимость самостоятельно паять платформу под Ардуино, но, в большинстве случаев, вы можете приобрести уже готовую, под конкретные модули и потребности. Более того, существуют универсальные платы, полностью раскрывающие возможности модульной системы.

Виды

Условно, модули для Ардуино можно разделить на два гигантских лагеря, у которых уже присутствуют свои ответвления:

1. Датчики. Разнообразные системы или контроллеры, позволяющие считывать, отправлять и обрабатывать информацию. Хотя последние иногда относят ко второму классу модулей, но из-за тесной связи с устройствами ввода-вывода их лучше причислить именно к датчикам, тем более, зачастую они выполняют сразу две функции. Все эти устройства направленны на расширение аппаратного функционала системы, например, чтобы дать возможность Ардуино считывать расстояние до объекта или влажность воздуха, что просто необходимо для многих систем.
2. Модули, расширяющие вычислительные мощности проекта. Это различные карты памяти, дополнительные буферы для проведения операций и вспомогательные многопоточные процессоры. К ним же можно отнести вариации самого микроконтроллера, характеристики которого варьируются от версии к версии. Они направлены именно на улучшение возможностей программной части системы, например, дополнительные карты памяти позволяют хранить больше информации в различных кодеках, чтобы воспроизводить какие-то аудиодорожки. Особенно необходимы при проектировании сложных систем с нейросетями или в робототехнике, в которой также используется Ардуино.

Сами же датчики отдельно делятся на:

1. Устройства ввода или получения информации. Это различные сканеры, которые позволяют получить данные об окружающей среде, будь то уровень освещённости или влажности воздуха. С их помощью возможно ввести различные переменные, в зависимости от которых система будет определять свои дальнейшие действия. Являются базой для большинства систем, и без них невозможно реализовать любой смарт-девайс. Простейшим примером будет всё тот же датчик расстояния, хотя и их существует несколько видов.
2. Устройства обработки информации. Зачастую уже встроены в предыдущий тип, из-за чего считаются комбинированными, но нередко такие модули устанавливаются и отдельно. Имеют небольшой объем памяти или вовсе продаются без него, и способны выполнять лишь простые промежуточные операции. Подобным модулем можно считать даже МК Ардуино различных версий, но не стоит их путать с устройствами, расширяющими вычислительные возможности главного контроллера, ведь они именно выполняют операции.
3. Устройства вывода информации. У большинства ассоциируются с простейшим ЖК-экраном, хотя это далеко не единственная разновидность данных девайсов. Необходимы для того, чтобы выводить результаты вычислений, для получения фидбека от системы и проверки различного функционала. Бывают звуковыми, визуальными и тактильными, соответствуя каждому из органов чувств человека. Также могут комбинироваться с первыми двумя видами, становясь гибридным дополнением к микроконтроллеру.

Существуют и разновидности дополнений, без строгой типизации, так как их сложно отнести к какой-то конкретной группе устройств. Это происходит или из-за узкой направленности их функционала, или из-за изначальной гибридности модулей.

К ним можно отнести различные девайсы, для передачи информации по сети или другим протоколам, так как, с одной стороны, они расширяют программный функционал продукта, используя протоколы, которые невозможно реализовать через стандартные аппаратные возможности, а с другой – как раз дополняют последние.

Технические характеристики, свойства и функции

Технические характеристики и функционал напрямую зависят от докупаемого пользователем модуля, поэтому невозможно выделить конкретные свойства продуктов. Единственная их общая черта – специальная распиновка, для подключения к платформам Ардуино, без которых было бы невозможно или крайне тяжело выполнять связь между микроконтроллером и устройством. В остальном, все характеристики крайне вариативны и зависят от девайса к девайсу.

Примеры популярных Ардуино модулей

Ультразвуковой дальномер HC-SR04

Самый популярный ультразвуковой датчик, которые работает по следующему принципу: отправляет ультразвуковую волну, считает время, за которое она возвратится. Мы знаем скорость звука и время, за которое волна вернулась, а далее мы рассчитываем расстояние до объекта. Данный модуль стоит довольно дешево, диапазон измерений от 2 см до 4 метров.

Инфракрасный дальномер Sharp

Также довольно широко используются дальномеры Sharp с рабочим диапазоном от 20 см до 1,5 метров. Цена таких модулей выше, чем звуковых дальномеров.

Модуль температуры и влажности DHT11

Этот Ардуино модуль измеряет температуру в диапазоне от 0 до +50 °C и влажность от 20 до 90%. Часто используется для измерений данных в комнате или теплице. Также оченб популярен при создании систем по управлению климатом или умных домов.

Барометр BMP085 или BMP180

С помощью модуля Барометр можно определить атмосферное давление от 30 до 110 кПа. Используется при создании на базе Ардуино аналогов метеостанциё.

Модуль-датчик влажности почвы FC-28

Модуль измеряет влажности почвы или среды в которую его втыкают. Состоит из двух частей. Его используют для автоматизированного полива растений.

Bluetooth HC06

Помогает организовать беспроводную связь Ардуино с компьютером, телефоном или другими устройствами.

Как подсоединить

Подсоединяются модули с помощью всё той же распиновки, но не напрямую к МК. Зачастую для этого используют специальные платформы с дорожками, которые делаются самими инженерами или заказываются отдельно.

В первом случае чаще всего применяют химический способ изготовления плат с помощью сильных щелочей. Дорожки заранее прочерчиваются, и на них наклеивают стойкий материал, беря за основу, например, медную плату. Затем, вследствие химической реакции, окисляется всё, кроме защищенных участков, служащих в качестве проводников тока.

Стоимость

Стоимость дополнительных датчиков и других девайсов также крайне вариативна, может начинаться от 50 центов и заканчиваться десятками долларов. Всё напрямую зависит от того, где вы их заказываете, конкретной разновидности и множества других факторов, поэтому выдать какое-то среднее арифметическое по их цене – невозможно.

arduinoplus.ru

Набор датчиков 37 в 1 для Arduino —

Описание:

В комплекте – набор 37 датчиков  и других устройств, выполненных в виде модулей на небольших печатных платах.

Платы имеют штыревые контакты для удобного подключения к другим устройствам с помощью переходников (в основном модули 3-х контактные).

Модули хорошо стыкуются с  платами “Arduino”.  Сенсоры из этого набора можно использовать для изучения электроники и программирования, а также  встраивать в различные бытовые устройства умного дома. Набор датчиков подойдет и начинающим и опытным любителям электроники и автоматизации дома.

Комплект датчиков 37 в 1 для Arduino поставляется в удобной коробке

Инструкции, назначение и варианты использования каждого сенсора, можно найти по ссылкам ниже.

Содержание набора датчиков 37 в 1 для Arduino:

1. ARDUINO biaxial XY joystick module “KY-023” – XY-осевой джойстик, основан на аналоговых потенциометрах и кнопке
2. ARDUINO flame sensor module “KY-026” – датчик пламени инфракрасный (длина волны от 760 нм до 1100 нм)
3. Arduino 3-color LED module “KY-016” – 3-х цветный RGB светодиодный модуль
4. ARDUINO finger to detect heartbeat Module “KY-039” – датчик для измерения пульса в пальце с помощью инфракрасных светодиода и фототранзистора.
5. ARDUINO magic light cup module “KY-027” – датчик наклона со светодиодом
6. Arduino Hall magnetic sensor module “KY-003” – датчик Холла (44E), применяется для определения наличия магнитного поля
7. ARDUINO 5V Relay Module “KY-019” – 1-канальный модуль реле (управляющий сигнал: 3,5-12 В пост. ; контакты реле: 10 А/250 В перем., 10 А/30 В пост.)
8. ARDUINO linear magnetic Hall sensors “KY-024” -линейный датчик Холла с цифровым интерфейсом
9. Arduino 3-color full-color LED smd module “KY-009” – 3-х цветный RGB модуль с SMD светодиодом
10. ARDUINO colorful flashing LED Module KY-034 automatically – автоматически мигающий яркий 7-цветный светодиодный модуль
11. Arduino open optical module KY-017 mercury – переключатель срабатывающий в зависимости от наклона
12. ARDUINO temperature sensor module “KY-001” датчик температуры на базе DS18B20
13. Arduino sensitive microphone sensor module “KY-037” модуль микрофона с высокой чувствительностью, имеет 2 выхода
14. ARDUINO metal touch sensor module “KY-036” – сенсорный модуль с металлическим контактом
15. ARDUINO-color LED module “KY-011” – 2 цветный светодиодный модуль (красный и зеленый)
16. Arduino laser head sensor module “KY-008” – лазерный модуль с длиной волны 650 нм
17. ARDUINO tilt switch module “KY-020” – переключатель срабатывающий от наклона модуля, имеет цифровой интерфейс
18. Arduino temperature sensor module “KY-013” – аналоговый температурный сенсор. Выход – напряжение пропорциональное температуре.
19. Arduino microphone sound sensor module “KY-038” – звуковой сенсор с конденсаторным микрофоном. Аналоговый и цифровой выход.
20. Arduino temperature sensor module “KY-028” – температурный датчик с цифровым выходом.
21. ARDUINO-color LED common cathode module 3MM “KY-029” – модуль с 2-х цветным светодиодом с общим катодом (зеленый и красный)
22. ARDUINO key switch module “KY-004” – модуль с кнопкой
23. “KY-018” photoresistor module – светочувствительный модуль с фоторезистором
24. ARDUINO infrared emission sensor module “KY-005” – модуль с инфракрасным излучающим светодиодом
25. ARDUINO Hunt sensor module “KY-033” – модуль датчика отслеживающего линию
26. ARDUINO active buzzer module “KY-012” – активный звуковой модуль (для включения звука на модуль нужно просто подать питание 5 В)
27. ARDUINO Reed Module “KY-025” – модуль с герконом (герметизированный контакт)
28. ARDUINO vibration switch module “KY-002” – модуль с датчиком вибрации (цифровой выход)
29. ARDUINO temperature and humidity sensor module “KY-015” – модуль с датчиком температуры и влажности – “DHT11 “
30. Arduino infrared sensor receiver module “KY-022” – модуль ИК приемника на базе “VS1838B”
31. ARDUINO obstacle avoidance sensor module “KY-032” – модуль с инфракрасным датчиком обнаружения препятствий
32. ARDUINO small passive buzzer module “KY-006” – модуль с пассивным звуковым излучателем
33. Arduino Mini Reed Module “KY-021” – модуль с небольшим герконом
34. Arduino rotary encoder module “KY-040” – модуль с энкодером
35. Arduino Hall magnetic sensor module “KY-035” -модуль с датчиком Холла SS49E
36. ARDUINO percussion sensor module “KY-031” – датчик удара
37. ARDUINO Optical broken module “KY-010” – модуль с оптическим прерывателем

Инструкция на набор датчиков 37 в 1 для ArduinoКупить набор датчиков 37 в 1 можно здесь. Купить другой интересный набор датчиков, деталей, индикаторов, устройств управления вместе с Arduino Uno  можно здесь.

umnyjdomik.ru

Цифровой датчик линии [Амперка / Вики]

Цифровой датчик линии призван отличать тёмную поверхность от светлой.

Разместите датчик на нижней поверхности мобильной платформы, чтобы научить вашего робота двигаться вдоль линии, не выезжать за пределы территории или не сваливаться с края стола.

Пример использования с Arduino

Проверим датчик в действии с платформами Arduino. На выходе сенсора цифровой сигнал. Для быстрого и удобного подключения используйте Troyka Shield.

Схема устройства

Код программы

digital-line-sensor.ino

// пин датчика линии
#define SENSOR_LINE_PIN A0
 
void setup() {
  // открываем последовательный порт
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  // считываем значение с датчика
  bool signal = digitalRead(SENSOR_LINE_PIN);
  if ( !signal ) {
    // если сигнал ноль
    // выдаем предупреждение
    Serial.println("Warning! Out of table!");
  } else {
    // если сигнал единица
    Serial.println("OK! Above table!");
  }
 
  delay(100);
}

После загрузки скетча — откройте монитор Serial-порта. Проведите датчиком сначала над столом, а потом за краем стола. При выходе за край стола на мониторе должно возникнуть предупреждение.

Видеообзор

Элементы платы

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике по трём проводам.

• Питание (V) — красный провод. На него должно подаваться напряжение 5 В (или 3,3 В).

• Земля (G) — чёрный провод. Должен быть соединён с землёй микроконтроллера.

• Сигнальный (S) — жёлтый провод. Подключается к цифровому входу микроконтроллера. Через него датчик передает микроконтроллеру бинарное значение, ноль или единицу.

Оптопара TCRT5000

Оптопара TCRT5000 — это собранные в одном корпусе светоиод (синий на рисунке) и фототранзистор n-p-n типа (чёрный на рисунке). Светодиод излучает в инфракрасном диапазоне на длине волны 950 нм. Свет отражается от поверхности и попадает на фототранзистор.

Нужно иметь ввиду, что показания датчика также зависят от расстояния до поверхности. Когда датчик слишком низко, перегородка между диодом и фототранзистором оптопары мешает транзистору принимать отраженный свет. Когда датчик слишком высоко, отраженный свет рассеивается и не доходит до датчика. В обоих случаях датчик выдаст 0.

Инвертор

На борту цифрового датчика расположен инвертирующий триггер Шмитта. При низком напряжении на фототранзисторе — на выходе датчика единица, при высоком — ноль.

Переменный резистор

Переменный резистор позволяет настраивать датчик линии на различные оттенки серого. Если повернуть ручку резистора до упора против часовой стрелки (максимальное сопротивление), то датчик будет выдавать логический ноль над поверхностью светлого оттенка серого. Если повернуть ручку до упора по часовой стрелке (минимальное сопротивление) то датчик будет реагировать только на самые тёмные оттенки. Варьируя сопротивление, вы можете настроить датчик на нужный вам оттенок.

Сигнальный светодиод

Сигнальный светодиод загорается, когда датчик находится над светлой (по его мнению) поверхностью. Наличие диода позволяет более точно откалибровать датчик. Оттенок серого, над которым он загорается в зависимости от настройки можно считать реперной точкой.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

• Чип сенсора: оптопара TCRT5000

• Напряжение питания: 3,3-5 В

• Максимальный потребляемый ток: менее 10 мА

Ресурсы

wiki.amperka.ru

Сенсорный датчик для Arduino и жуткий девайс админа-параноика / Habr

Обнаружилась тут для Arduino занятная библиотечка, организующая сенсорное управление: www.arduino.cc/playground/Main/CapSense.
Принцип работы прост — соединяем две любые ноги резистором мегаом на несколько, одна нога будет выходом, вторая входом. Ко входу цепляем провод-сенсор, а еще лучше что-то плоское и проводящее – вроде куска медной фольги. Если выход переключать из 0 в 1 и обратно, то состояние входа тоже будет переключаться, но из-за различных паразитных емкостей процесс будет происходить с некоторой задержкой, и чем больше емкость (допустим, ближе находится рука человека), тем больше эта инерционность. Вот илюстрация от автора библиотеки:


Библиотека прячет от нас все эти переключения и измерения времени – нам достается удобная функция:
capSenseRaw(нога_выход, нога_вход, число_измерений).
В ходе экспериментов с библиотекой и различными железками, подцепленными к Arduino, в моем воспаленном сознании админа-параноика родилась идея забавного устройства, которое я Вам и представляю.
Суть в следующем: разместить в кресле (на котором админ проводит свое рабочее время) достаточное количество проволоки и прикрыть ее материей, подсоединить проволоку к Arduino – пусть железка определяет — сидит кто-то на кресле, или нет. И вот в тот самый момент, когда админ отлучается со своего рабочего места, Arduino шлет сигнал компьютеру, а тот автоматически лочится.
… можно еще и .wav проигрывать вроде «работать, негры! солнце еще высоко»
Рассмотрим черновой вариант реализации данной идеи, который получился у меня.
Железо
Самым сложным оказалось найти резистор номиналом около 10 МОм. В хозяйстве были на 2.2 МОм — я их спаял 4 штуки последовательно – вышло около 9 МОм, но выглядело некрасиво. Заглянул в радиомагазин — там нашел на 15 МОм резисторы — взял несколько штук. Берем кусочек материи, пришиваем к ней проволоку, соединяем все в соответсвии со схемой: Я использую Freeduino — клон Arduino. Они полностью совместимы, т.е. никакой разницы ни электрически, ни программно нет.
Софт для компьютера
Выбор языка для написания ответной части, работающей на компьютере, мной сделан в пользу Python — под виндой все-равно нормального скриптового языка, идущего в комплекте нет, а уж если что-то и доставлять, то пусть это будет популярный проект, имеющий обширное сообщество, много библиотек,
кучу примеров, и нормально портированный под все более-менее живые ОС.
Для Python есть простая и удобная библиотечка pySerial для работы с COM-портом (Arduino представлена в системе именно COM портом на шине USB): pySerial.
Кроме того, под винду понадобится еще pyWin32 После этого работа с Arduino из Python упрощается до безобразия.
Как из скрипта залочить машину?
Под виндой так:
«rundll32.exe user32.dll,LockWorkStation».
Под GNOME (я проверял под Ubuntu 8.04) так:
«gnome-screensaver-command —lock» или так:
«xdg-screensaver lock».
Под KDE — не искал и не знаю как — я думаю тоже без проблем.
Итак, все необходимое у нас есть, осталось собрать все воедино.
Исходник для Arduino с коментариями лежит тут: CapSenseSrc.zip
Программка простая — при появлении человека Arduino пишет в порт «Hello!»,
а когда человек отойдет — «Bye!».
Исходный код скрипта на питоне хоть и лежит в архиве, но в силу его простоты приведу здесь:

--- AutoLock.py ---
# -*- coding: windows-1251 -*-
import serial
import os

ser = serial.Serial('COM3', 9600)	# Здесь надо свой порт поставить
while 1:
    s = ser.readline().strip()   # Читаем строку и убираем переводы строк
#    print(s)                    # раскомментируйте для отладки
    if s == 'Bye!':              # если человек ушел, блокируем систему
        os.system('rundll32.exe user32.dll,LockWorkStation')
---

Под Ubuntu успешно работало с изменениями в 2-х строчках:
порт открывается так:

ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)

Машина лочится так:

        os.system('gnome-screensaver-command --lock')

Небольшой видео-ролик, демонстрирующий работу:

P.S. Про свои эксперименты с Arduino я еще пишу на блоге arduino-ru.blogspot.com, но там будут сообщения в виде отчетов, а на хабр планирую выкладывать более детальные описания с разбором исходников и схем. В особенности буду рад этим заниматься, если это кому-то интересно. Есть среди аудитории люди близкие к софту, но желающие немного разобраться в самодельных железках?
Или наоборот, рожденные с паяльником в руках, но так и не подобравшиеся вплотную к микроконтроллерам? В общем, хочется обратной связи – жду комментариев хороших и разных 🙂

habr.com

Оптические датчики для Arduino | 2 Схемы

Оптические датчики для платформы Ардуино. Типы, описание, характеристики. Подключение и испытание. Механические датчики были рассмотрены тут.

Модуль фоторезистора KY-018

Данный модуль представляет собой делитель напряжения, состоящий из фоторезистора и постоянного резистора сопротивлением 10 кОм [1-3]

Модуль имеет габаритный размер 30 x 14 мм и массу 1,2 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный. Потребляемый ток 270 мкА.

При изменении освещенности происходит изменение сопротивления фоторезистора, что приводит к изменению уровня напряжения на сигнальном выводе модуля.

Если загрузить в Arduino программу AnalogInput2, то в мониторе последовательного порта среды разработки Arduino IDE можно наблюдать, как меняются показания, снимаемые с аналогового входа платы Arduino.

Модуль легко сделать глазом робота или датчиком освещенности умного дома.

Модуль инфракрасного светодиода KY-005 [4-5]

Модуль представляет собой инфракрасный светодиод без каких-либо дополнительных элементов, добавочного сопротивления на плате нет.

Модуль имеет габариты 35 х 15 мм и масса 1,3 г. Как понимает автор, подключение данного светодиода ничем не отличается от подключения обычного светодиода видимого диапазона. Центральный контакт модуля ни к чему не подключен, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный. Последовательно со светодиодом автор включал резистор сопротивлением 200 Ом, при этом ток, потребляемый светодиодом, составил 17 мА. Излучение данного светодиода глазом заметить невозможно.

При помощи матрицы фотоаппарата можно зарегистрировать излучение светодиода, для этого желательно установить чувствительность не меньше 800 ISO, отключить вспышку, максимально открыть диафрагму фотоаппарата и минимизировать окружающую засветку.

Модуль ИК приемника KY-022

Модуль приемника инфракрасного излучения имеет габариты 24 х 15 мм и массу 1,6 г и представляет собой печатную плату на которой располагается сам приемный модуль и красный светодиод с добавочным сопротивлением [6-7].

Модуль имеет три вывода: центральный немаркированный – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный. Потребляемый ток 200 мкА в режиме ожидания, 500 мкА с работающим светодиодом.

В момент приема инфракрасного сигнала светодиод на плате мигает, что достаточно удобно при отладке конструкций на макетной плате.

Для полноценного использования ИК-приемника можно воспользоваться библиотекой IRremote [8-10]. Для примера иллюстрирующего работу данного устройства можно использовать программу IR. В качестве источника сигналов можно использовать пульт дистанционного управления от телевизора.

Коды сигналов пульта телевизора

Аналогично модуль может принимать сигналы от пульта дистанционного управления светодиодной лампой.

При помощи этого датчика не сложно организовать многокомандное дистанционное управление в пределах прямой видимости, при расстоянии между приемником и передатчиком около 3-5 м.

Фотопрерыватель KY-010

В проектировании устройств с подвижными деталями может оказаться важным подсчитывать число оборотов или факт достижение деталью определенного положения. Подобное можно реализовать с помощью механических концевых выключателей или герконов, но эти элементы имеют механические подвижные части, а значит, будут со временем изнашиваться, залипать и т.п. Для аналогичных целей можно использовать оптопару KY-010 [11], которая не имеет подвижных частей, а поэтому более надежна.

Модуль фотопрерывателя имеет габариты 24 х 15 мм и массу 1,2 г

Данное устройство представляет собой инфракрасный светодиод с токограничительным резистором. Светодиод освещает фототранзистор, с коллектора которого и снимается полезный сигнал. Модуль имеет три вывода: центральный немаркированный – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный. Потребляемый ток 10 мА.

Модуль надежно срабатывает, будучи подключенным, вместо тактовой кнопки с программой LED_with_button [12].

Модуль датчика пульса KY-039

Данный модуль представляет собой печатную плату, на которой располагается инфракрасный фотодиод и фототранзистор. Теоретически опираясь на изменения прозрачности подушечки пальца данный модуль должен позволить определить частоту пульса [13-14].

Габаритные размеры модуля составляют 24 х 15 х 15 мм, масса1,4 г. Модуль имеет три контакта: центральный немаркированный – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный. Потребляемый ток 10 мА.

Как понимает автор, светодиод должен быть направлен на фототранзистор

По всей видимости, добиться адекватной работы от данного модуля непросто [15].

Впрочем, как оптопара он работает неплохо. Если загрузить в память микроконтроллера программу AnalogInput2, то можно наблюдать, что модуль надежно реагирует на пересечение инфракрасного луча. Впрочем, заметных колебаний показаний, которые можно связать с биением пульса, автор не зарегистрировал. В принципе показания изменяются однотипно, в не зависимости от того, что перекрывает поле зрения фототранзистора: подушечка пальца, мочка уха, лист бумаги, линейка.

Добиться работоспособности с демонстрационным кодом то же не получилось [16]. Таким образом, получается, что данный модуль это обычная оптопара, хотя, разумеется, автор может ошибаться.

Модуль ИК датчика линии KY-033

Данный модуль представляет собой печатную плату, на которой располагается инфракрасный фотодиод и фотоприемник [17-18]. По интенсивности отраженного инфракрасного сигнала модуль позволяет отличить черную поверхность от белой, что важно в классической задаче робототехники – изготовлении робота, движущегося вдоль линии.

Модуль имеет габариты 47 х 10 х 12 мм, масса 2,1 г. Для крепления модуля на плате предусмотрено два отверстия диаметром 3 мм на расстоянии 11 мм друг от друга. На плате располагаются инфракрасный светодиод и фотоприемник, разделенные непрозрачной перегородкой. Для регулирования чувствительности датчика на плате имеется подстроечный резистор. При срабатывании датчика зажигается красный светодиод.

Подстроечный резистор позволяет регулировать расстояние срабатывания от 25 до12 мм, считая от поверхности платы.

На модуле имеется трех контактный разъем: центральный «V+»– питание +5В, контакт «G» — общий, контакт «S» — информационный. В зависимости от интенсивности отраженного сигнала на информационном выходе меняется напряжение, что можно пронаблюдать, подключив модуль к порту A0 платы Arduino UNO (в память микроконтроллера загружена программа AnalogInput2).

Потребляемый модулем ток составляет около 15 мА, зажигание красного светодиода на плате датчика приводит к увеличению энергопотребления примерно на 1 мА.

В целом модуль оставляет приятное впечатление в сравнении с функционально аналогичным модулем от компании Амперка [19-20]. При меньшей цене этот модуль можно закрепить более надежно, подстроечный резистор удобнее регулировать, правда аналоговый датчик линии от компании Амперка заметно компактнее.

Модуль ИК дальномера KY-032

Модуль предназначен для обнаружения препятствий без непосредственного контакта с ними. На печатной плате модуля располагается ИК-светодиод и ИК-фотоприемник, когда интенсивность отраженного от препятствия излучения превышает заданный порог, формируется сигнал срабатывания датчика.

Модуль имеет размер 45 х 16 х 12 мм, массу 4 г, в печатной плате модуля предусмотрено крепежное отверстие диаметром 3 мм. На плате имеется четырехконтактный разъем, через который осуществляется питание модуля и передача информации. Назначение выводов разъема следующее: «GND» — общий провод, «+»– питание +5В, «OUT» — информационный выход, «EN» — управление режимом работы. Для индикации подачи питания на датчик служит светодиод «Pled», при срабатывании загорается светодиод «Sled».

На информационном цифровом выходе «OUT» появляется низкий логический уровень, если в поле зрения датчика имеется препятствие, иначе на выходе высокий логический уровень. В этом можно убедиться, загрузив в память Arduino UNO программу AnalogInput2, тогда при срабатывании датчика в мониторе последовательного порта программы Arduino IDE будет наблюдаться следующая картина.

По данным продавцов [21-22], датчик может обнаруживать препятствия на расстоянии от 2 до 40 см. Автору настоящего обзора удалось добиться срабатывания датчика на расстоянии 5,5-3,5 см от белого препятствия (лист бумаги). Черную шероховатую поверхность (бокс CD-дисков) датчик не видит совсем, черную глянцевую поверхность датчик регистрирует расстояния около 2 см.

Согласно документации, для настройки частоты модуляции ИК-импульсов на частоту 38 кГц служит подстроечный резистор промаркированный 103, а для регулирования чувствительности датчика следует использовать подстроечный резистор промаркированный 507. как хорошо видно на предыдущих фотографиях на плате доставшейся автору оба переменных резистора имеют маркировку 103. Возможно это брак в данном конкретном устройстве. Может быть этим и объясняется малая дальность действия датчика.

Датчик потребляет ток 4-5 мА в рабочем режиме и 5-6 мА при срабатывании. Если настроить датчик на минимально расстояние срабатывания, то можно немного уменьшить ток потребления (примерно на 1 мА). На данной фотографии, также видно, сто при срабатывании датчика загорелся светодиод «Sled».

По описанию этого датчика вывод «EN» служит для управления режимом работы при снятой перемычке. При низком логическом уровне на входе «EN» датчик включен, при высоком логическом уровне модуль дальномера находится в спящем режиме с пониженным энергопотреблением.

Однако по наблюдениям автора при снятой перемычке, когда выход «EN» был ни к чему не подключен, потребляемый ток возрастал до 13,5 мА, при этом датчик переставал реагировать на препятствие. При надетой перемычке подача на «EN» низкого логического уровня (от гнезда «GND» платы Arduino UNO) привела к скачу потребления тока до 150 мА. При подаче на «EN» высокого логического уровня (от гнезда 3,3 В платы Arduino UNO) и снятой перемычке датчик работает как обычно. В общем, в этом режиме датчик вел себя как-то странно, хотя возможно дело в ошибках методики эксперимента, которые допустил автора настоящего обзора или в браке данного экземпляра датчика.

Таким образом, с одно стороны датчик можно использовать по назначению, однако по факту этот датчик не превосходит более простые ИК-датчики расстояния [23]

Модуль датчика инфракрасного излучения KY-026 [24-25]

Этот датчик предназначен для обнаружения мощных источников инфракрасного излучения, например открытого пламени.

Датчик имеет габариты 47 х 15 х 15 мм, массу 3 г, в печатной плате модуля предусмотрено крепежное отверстие диаметром 3 мм. Чувствительным элементом датчика является ИК-фотодиод. Регулировать чувствительность датчика можно многооборотным подстроечным резистором. Индикация питания осуществляется светодиодом L1.

При срабатывании датчика загорается светодиод L2. Датчик имеет четыре контакта. «A0» — аналоговый выход, выходное напряжение на котором меняется в зависимости от освещенности фотодиода (в память Arduino UNO была загружена программа AnalogInput2).

Выводы питания «G» — общий провод, «+»– питание +5В. На цифровом входе «D0» присутствует низкий логический уровень, если ИК-излучение не превышает заданного порога, при срабатывании датчика низкий уровень меняется на высокий.

Датчик уверенно реагирует на излучение лампы накаливания мощностью 40 Вт с расстояния около 0,5 м. На зажженную спичку датчик реагирует с расстояния около 10 см.

В дежурном режиме датчик потребляет около 5 мА, при срабатывании ток возрастает до 8-9 мА

В целом это достаточно простой и надежный датчик, однако если его использовать, как рекомендуют продавцы, в устройстве, типа автоматики контроля поджига и подачи топлива или в роботе-пожарном, то необходимо как следует продумать защиту датчика от воздействия открытого пламени.

Литература

1. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-fotorezistora
2. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky018
3. http://robocraft.ru/blog/arduino/68.html
4. https://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-ik-svetodioda
5. http://www.zi-zi.ru/light/module-ky-005
6. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-ik-priemnika
7. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky022
8. http://cxem.net/arduino/arduino127.php
9. http://роботехника18.рф/ик-приемник-ардуино-подключение/
10. http://robotclass.ru/tutorials/arduino-ir-remote-control/
11. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky-010
12. http://robocraft.ru/blog/arduino/57.html
13. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-pulsa-_ik_
14. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky039
15. http://forum.amperka.ru/threads/Датчик-пульса-подключение.6490/
16. https://tkkrlab.nl/wiki/Arduino_KY-039_Detect_the_heartbeat_module
17. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-linii
18. http://www.zi-zi.ru/module/modul-ky-033
19. http://amperka.ru/product/analog-line-sensor
20. http://2shemi.ru/analogovyj-datchik-linii/
21. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-dalnomera
22. http://www.zi-zi.ru/module/modul-ky-032
23. http://2shemi.ru/infrakrasnyj-datchik-prepyatstviya/
24. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-ognya
25. http://www.zi-zi.ru/module/modul-ky-026

Файлы и прошивки в общем архиве. Обзор прислал в редакцию сайта «2 Схемы» — Denev.

2shemi.ru

ИК пульт ардуино — ArduinoMaster все об Ардуино

ИК приемник и инфракрасный пульт дистанционного управления – самый распространенный и простой способ управления электронной аппаратурой.  Инфракрасный спектр излучения не виден человеческим глазом, но он отлично принимается ИК приемниками, которые встроены в электронные приборы. Модули Arduino ir remote используются для управления различной техникой в прямой видимости.

Принцип действия ИК пульта

Широкое применение ИК излучателей стало возможным благодаря их низкой стоимости, простоте и удобству в использовании. ИК излучение лежит в диапазоне от 750 до 1000 мкм – это самая близкая часть спектра к видимому свету. В области инфракрасного излучения могут меняться оптические свойства различных материалов. Некоторые стекла, например, становятся непрозрачными для ИК лучей, парафин же наоборот прозрачен в ИК спектре.

Регистрируется излучение с помощью специальных фотоматериалов, на основе которых изготавливаются приемники. Источником инфракрасного излучения помимо нагретых тел (Солнца, ламп накаливания или свечей), могут быть твердотельные приборы – ИК светодиоды, лазеры. Излучение в инфракрасном диапазоне обладает рядом особенностей, благодаря которым их удобно использовать в пультах:

• Твердотельные излучатели (ИК светодиоды) стоят дешево и они компактны.
• Инфракрасные лучи не  воспринимаются и не фиксируются человеческим глазом.
• ИК приемники также дешево стоят, и они имеют небольшие размеры.
• Малые помехи, так как передатчик и приемник настроены на одну частоту.
• Отсутствует негативное влияние на здоровье человека.
• Высокий показатель отражения от большинства материалов.
• IR излучатели не влияют на работу других устройств.

Работа пульта осуществляется следующим образом. При нажатии кнопки происходит кодирование сигнала в инфракрасном свете, приемник принимает его и выполняет требуемое действие. Информация кодируется в виде логической последовательности пакетов импульсов с определенной частотой. Приемник получает эту последовательность и выполняет демодулирование данных. Для приема сигнала используется микросхема, в которой содержатся фотоприемник (фотодиод), усилители, полосовой фильтр, демодулятор (детектор, который позволяет выделить огибающую сигнала) и выходной транзистор. Также в ней установлены фильтры – электрический и оптический. Работают такие устройства на расстоянии до 40 метров. ИК способ передачи данных существует во многих устройствах: в бытовых приборах, в промышленной технике, компьютерах, оптоволоконных линиях.

IR приемник Arduino

Для считывания IR сигнала понадобятся сама плата Ардуино, макет, приемник IR сигнала и перемычки. Существует огромное множество различных приемников, но лучше использовать TSOP312 или другие соответствующие для Ардуино. Данные от пульта к приемнику могут передаваться по протоколу RC5 или NEC.

Чтобы определить, какая ножка к чему относится, нужно посмотреть на датчик со стороны приемника. Тогда на приемнике центральный контакт – это земля, слева – выход на микроконтроллер, справа – питание.

Для удобства можно использовать готовые модули IR приемника.

Подключение IR приемника к ардуино

Выходы IR приемника подключают к Ардуино к портам GND, 5V и цифровому входу. Схема подключения датчика к 11 цифровому пину изображена ниже.

Вот так выглядит схема с модулем инфракрасного приемника:

Библиотеки для работы с IR

Для работы с ИК устройствами можно использовать библиотеку IRremote, которая позволяет упростить построение систем управления. Скачать библиотеку можно здесь.  После загрузки скопируйте файлы в папку \arduino\libraries. Для подключения в свой скетч библиотеки нужно добавить заголовочный файл #include <IRemote.h>.

Для чтения информации используется пример IRrecvDumpV2 из библиотеки. Если пульт уже существует в списке распознаваемых, то сканирование не потребуется. Для считывания кодов нужно запустить среду ARduino IDE и открыть пример IRrecvDemo из IRremote.

Существует и вторая библиотека для работы с ИК сигналами – это IRLib. Она похожа по своему функционалу на предыдущую. По сравнению с IRremote в IRLib имеется пример для определения частоты ИК датчика. Но первая библиотека проще и удобнее в использовании.

После загрузки библиотеки можно начать считывать получаемые сигналы. Для этого используется следующий код.

Оператор decode_results  нужен для того, чтобы присвоить полученному сигналу имя переменной results .

В коде нужно переписать «HEX» в «DEC».

Затем после загрузки программы нужно открыть последовательный монитор и нажимать кнопки на пульте. На экране будут появляться различные коды. Нужно сделать пометку с тем, к какой кнопке соотносится полученный код. Удобнее полученные данные записать в таблицу. После этот код можно записать в программу, чтобы можно было управлять прибором. Коды записываются в память самой платы ардуино EEPROM, что очень удобно, так как не придется программировать кнопки при каждом включении пульта.

Бывает, что при загрузке программы выдается ошибка «TDK2 was not declared In his scope». Для ее исправления нужно зайти в проводник, перейти в папку, в которой установлено приложение Arduino IDE и удалить файлы IRremoteTools.cpp и IRremoteTools.h. После этого нужно произвести перезагрузку программы на микроконтроллер.

 

Заключение

Использование Arduino ir remote упрощает жизнь пользователю. В качестве пульта дистанционного управления может выступать мобильный телефон, планшет или компьютер – для этого только нужен специальный софт. При помощи Ардуино можно централизовать все управление. Одной кнопкой на пульте можно выполнить сразу несколько действий – например, включить одновременно телевизор и Blu-Ray.

arduinomaster.ru