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 коробкеИнструкции, назначение и варианты использования каждого сенсора, можно найти по ссылкам ниже.
Содержание набора датчиков 37 в 1 для Arduino:
- ARDUINO biaxial XY joystick module “KY-023” – XY-осевой джойстик, основан на аналоговых потенциометрах и кнопке
- ARDUINO flame sensor module “KY-026” – датчик пламени инфракрасный (длина волны от 760 нм до 1100 нм)
- ARDUINO finger to detect heartbeat Module “KY-039” – датчик для измерения пульса в пальце с помощью инфракрасных светодиода и фототранзистора.
- ARDUINO magic light cup module “KY-027” – датчик наклона со светодиодом
- Arduino Hall magnetic sensor module “KY-003” – датчик Холла (44E), применяется для определения наличия магнитного поля
- 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.)
- ARDUINO linear magnetic Hall sensors “KY-024” -линейный датчик Холла с цифровым интерфейсом
- Arduino 3-color full-color LED smd module “KY-009” – 3-х цветный RGB модуль с SMD светодиодом
- ARDUINO colorful flashing LED Module KY-034 automatically – автоматически мигающий яркий 7-цветный светодиодный модуль
- Arduino open optical module KY-017 mercury – переключатель срабатывающий в зависимости от наклона
- ARDUINO temperature sensor module “KY-001” датчик температуры на базе DS18B20
- Arduino sensitive microphone sensor module “KY-037” модуль микрофона с высокой чувствительностью, имеет 2 выхода
- ARDUINO metal touch sensor module “KY-036” – сенсорный модуль с металлическим контактом
- ARDUINO-color LED module “KY-011” – 2 цветный светодиодный модуль (красный и зеленый)
- Arduino laser head sensor module “KY-008” – лазерный модуль с длиной волны 650 нм
- ARDUINO tilt switch module “KY-020” – переключатель срабатывающий от наклона модуля, имеет цифровой интерфейс
- Arduino temperature sensor module “KY-013” – аналоговый температурный сенсор. Выход – напряжение пропорциональное температуре.
- Arduino microphone sound sensor module “KY-038” – звуковой сенсор с конденсаторным микрофоном. Аналоговый и цифровой выход.
- Arduino temperature sensor module “KY-028” – температурный датчик с цифровым выходом.
- ARDUINO-color LED common cathode module 3MM “KY-029” – модуль с 2-х цветным светодиодом с общим катодом (зеленый и красный)
- ARDUINO key switch module “KY-004” – модуль с кнопкой
- “KY-018” photoresistor module – светочувствительный модуль с фоторезистором
- ARDUINO infrared emission sensor module “KY-005” – модуль с инфракрасным излучающим светодиодом
- ARDUINO Hunt sensor module “KY-033” – модуль датчика отслеживающего линию
- ARDUINO active buzzer module “KY-012” – активный звуковой модуль (для включения звука на модуль нужно просто подать питание 5 В)
- ARDUINO Reed Module “KY-025” – модуль с герконом (герметизированный контакт)
- ARDUINO vibration switch module “KY-002” – модуль с датчиком вибрации (цифровой выход)
- ARDUINO temperature and humidity sensor module “KY-015” – модуль с датчиком температуры и влажности – “DHT11 “
- Arduino infrared sensor receiver module “KY-022” – модуль ИК приемника на базе “VS1838B”
- ARDUINO obstacle avoidance sensor module “KY-032” – модуль с инфракрасным датчиком обнаружения препятствий
- ARDUINO small passive buzzer module “KY-006” – модуль с пассивным звуковым излучателем
- Arduino Mini Reed Module “KY-021” – модуль с небольшим герконом
- Arduino rotary encoder module “KY-040” – модуль с энкодером
- Arduino Hall magnetic sensor module “KY-035” -модуль с датчиком Холла SS49E
- ARDUINO percussion sensor module “KY-031” – датчик удара
- ARDUINO Optical broken module “KY-010” – модуль с оптическим прерывателем
Датчик движения Ардуино: схема подключения, описание
Датчики движения широко востребованы в разных областях техники. Они способны выполнять множественные задачи, связанные с техническими, охранными или управленческими комплексами. Использование датчиков движения позволяет автоматизировать различные процессы, исключить или уменьшить участие человека в работе технологических и бытовых систем разного назначения. Одной из наиболее продвинутых конструкций считается датчик движения Ардуино, обладающий высокой чувствительностью и расширенным функционалом. Более подробное описание поможет ознакомиться с его особенностями.
Особенности конструкции инфракрасного PIR датчика
Инфракрасный датчик движения (PIR-датчик) предназначен для регистрации теплового (инфракрасного) излучения предметов, находящихся в рабочей зоне устройства. Основная особенность его конструкции заключается в отсутствии самостоятельного излучения. Датчик движения Arduino лишь реагирует на внешнее излучение, анализируя полученные величины и подавая сигналы на управляющее устройство. Примечательно, что это устройство может выполнять и другие задачи, работая как датчик расстояния или детектор температуры. Существует масса вариантов конструкции, выпускаются различные модели подобных датчиков. Однако, несмотря на внешние различия, все они действуют на едином принципе.
Конструкция
Основным элементом датчика являются высокочувствительные пироэлектрические элементы (сенсоры, пироприемники, пиродетекторы). Они принимают инфракрасное излучение, которое фокусируется с помощью линзы Френеля. В наиболее эффективных моделях датчиков используется два подобных элемента. Если в помещении нет движущихся излучающих объектов, сигналы с обоих сенсоров будут одинаковыми. При любых изменениях появится разница сигналов, так как объект в любом случае сначала будет регистрироваться одним элементом, затем вторым. Если показания обоих пироприемников начинают отличаться друг от друга, значит, в рабочей зоне датчика возникло движение.
Использование двух первичных датчиков позволяет увеличить чувствительность устройства, регистрировать перемещения объектов с разной температурой. Регистрируется совсем незначительная разница показаний обоих сенсоров, что позволяет управлять сложными и тонкими процессами.
Кроме сенсоров, конструкцию датчика составляет фокусирующая линза, детали (микросхема) электронной развязки и контактная группа. На нее подается питание, здесь же имеется управляющий и сигнальный электроды.
Особенности фокусирующей линзы
Конструкция пироэлектрического элемента не позволяет ему принимать инфракрасное излучение с достаточной эффективностью. Для концентрации потока тепловых лучей используется специальная линза. Существует два варианта конструкции:
- Линза ФренеляОт обычных линз она отличается более плоской, компактной формой. Поверхность такой линзы разделена на участки, обеспечивающие фокусировку лучей в заданной точке. Эффективность линзы Френеля не уступает традиционным видам, но габариты значительно меньше. Это важно для датчиков, использующихся в технологических линиях, или предназначенных для скрытого монтажа.
- Сферическая выпуклая линза.Вся поверхность этой линзы разделена на отдельные сегменты, являющиеся самостоятельными линзами. Такая конструкция увеличивает угол охвата датчика, позволяя с одинаковой эффективностью принимать ИК поток с разных направлений.
Большей популярностью пользуются ПИР-датчики со сферическими линзами, например, модуль HC-SR501. Они способны охватить наибольшее пространство, обеспечить максимальный сектор обзора. Однако, модели с плоскими линзами также пользуются спросом.
Где используется
Инфракрасные ПИР-датчики активно используются в разных сферах деятельности:
- технологические линии или установки;
- охранные системы;
- бытовые комплексы, системы умного дома и тому подобное.
ИК датчик подобного типа не создает никакого излучения. Он не может ставить помехи другой чувствительной аппаратуре или оказывать вредное воздействие живым организмам. Благодаря этому, его применение постоянно расширяется. Работа в связке с микропроцессором Ардуино значительно расширяет область применения датчиков, далеко выводя их из привычных рабочих рамок. Появляется возможность увеличения функционала путем подключения фоторезисторов, термисторов и других дополнений. При этом, сами датчики являются вполне самостоятельными устройствами и могут подключаться не только на Ардуино. Существует масса альтернативных вариантов, использующихся в различных областях техники, системах наблюдения и управления. Однако, особенности и преимущества Ардуино делают его наиболее предпочтительным образцом управляющего устройства.
Что такое Ардуино
Фирма Arduino Software выпускает различные модели микропроцессоров и других электронных устройств. Однако, если в разговоре упоминается об Ардуино, в виду чаще всего имеется микрокомпьютер Arduino Uno. Это небольшая плата, на которой установлен процессор и электронные компоненты. По своим функциональным возможностям это устройство близко к материнским платам компьютеров, хоть и с урезанными возможностями.
Специфической особенностью микроконтроллера Ардуино является удачное сочетание простоты и большого функционального потенциала. Arduino Uno изначально создавался для широкого использования и может быть вполне успешно освоен людьми со слабой подготовкой. При этом, для опытных компьютерщиков это устройство предоставляет массу возможностей, позволяет создавать сложные системы управления различными процессами.
Где используются
Микропроцессоры Ардуино уже успели стать незаменимыми во множестве систем и комплексов:
- управление различными датчиками;
- мультитестеры;
- квадрокоптеры;
- светофоры;
- системы умного дома;
- робототехнические системы;
- вентиляционные комплексы;
- охранные системы;
- метеорологические системы и так далее.
Этот список нельзя назвать исчерпывающим, поскольку новые устройства под управлением Ардуино появляются практически ежедневно.
Инфракрасный датчик движения Ардуино можно использовать не только в управляющих, технологических или охранных комплексах. Датчики движения встречаются в устройствах декоративного, развивающего или информационного характера:
- игрушки;
- оснащение предметов или аттракционов в квест-румах;
- интерактивные арт-инсталляции и так далее.
Единственным ограничением является необходимость составления специальных программ для микропроцессора. Они закачиваются в него с обычного компьютера через интерфейс USB, для чего надо предварительно написать код. Это доступно только программистам, владеющим языком С++. Однако, в сети немало готовых программ для Ардуино, которые можно использовать для решения разных задач.
Пример программы
Простейший скетч для датчика движения Ардуино выглядит следующим образом:
Текст скетча можно скачать здесь: здесь
Это самая простая программа, которая плохо подходит для выполнения практических задач. Чаще всего ее используют для тестирования датчиков и проверки их работоспособности. Основным недостатком этого скетча является отсутствие возможности определить количество и размер регистрируемых объектов, что будет приводить к ложным срабатываниям. Для практического использования составляют более сложные скетчи, которые включают увеличенное количество команд (строк кода).
Подключение датчика к Ардуино
Подключение датчика движения к Ардуино не представляет особой сложности. На датчик надо подать питание (обычно 5 В, но могут быть и другие варианты), а также присоединить выход сенсора к цифровому входу Ардуино. Схема подключения проста, ее можно наглядно рассмотреть на рисунке:
Контактная группа датчика состоит из трех электродов. Два из них подают питание с Ардуино на датчик, а третий передает сигнал с его выхода на управляющее устройство. Земля (на рисунке это черный провод) подключается к контакту GND группы «power» микрокомпьютера. Рядом с ним находится контакт питания +5 V, к которому надо подключить соответствующий контакт датчика (красный провод на рисунке). Выход, или сигнальный (желтый) провод присоединяют к контакту 2 группы «digital» (так показано на рисунке, но фактически можно подключиться к любому цифровому контакту на плате Ардуино).
Способ подключения ИК датчиков к Ардуино один и тот же, он не меняется при введении другого скетча. Есть разные модели микропроцессоров, отличающиеся от Arduino Uno некоторыми параметрами (количество слотов, размер памяти и тому подобное). Выбор модели зависит от сложности будущих задач и от степени подготовки пользователя.
Инфракрасный датчик расстояния Ардуино
Датчик расстояния (или препятствий) используется в электронных игрушках или бытовых приборах. Он несколько отличается от детекторов движения, так как использует для определения расстояний луч света, испускаемый инфракрасным светодиодом. Отражаясь от препятствий, луч попадает на сенсоры, отчего на выходном электроде появляется сигнал. Его величина зависит от расстояния до препятствия. Рабочая область сравнительно мала, от 10 до 80 см (самые мощные модели способны регистрировать отражения от препятствий на расстоянии 1.5 м). Однако, этого вполне хватает для оснащения бытовых роботов-пылесосов, игрушек и прочих устройств.
Подобные модели имеют немало недостатков и ограничений. На них оказывают влияние помехи, случайные отражения, блики глянцевых поверхностей. С увеличением расстояния повышается риск ложного срабатывания, поэтому для ответственных технологических систем такие датчики не используются. Кроме того, их быстродействие невелико и может составлять до 2 секунд. Для бытовых устройств с малой скоростью движения это несущественно, но для производственных процессов такая задержка недопустима.
Достоинства и недостатки
Достоинствами ИК датчиков движения Ардуино принято считать:
- высокая чувствительность сенсоров;
- простота, отсутствие сложных соединений;
- способность регистрировать незначительные тепловые колебания;
- компактность, малый размер платы и линзы. Даже самые крупные модели не занимают много места;
- обширный модельный ряд, множество вариантов конструкции и функциональных возможностей;
- сравнительно низкая стоимость, доступность для всех пользователей.
Существуют и недостатки:
- для работы требуется программа — скетч. Ее загружают в Ардуино, который не может работать сам по себе. Написать скетч самостоятельно может только программист;
- собственная память процессора мала и не вмещает сложные программы;
- несмотря на высокую чувствительность сенсоров, быстродействие устройств сравнительно мало;
- работе устройства мешают помехи, дающие множество ложных срабатываний.
Все проблемы решаются использованием более современных моделей и сложных программ. Постоянно выходят новые версии микропроцессоров, способных работать стабильнее и точнее.
Видео по теме
37 in 1 Sensors Kit for Arduino.
Купил я себе вот такой набор «37 in 1 Sensors Kit for Arduino». Из 37 модулей и датчиков. Посмотрел в интернете, там достаточно скудное описание по подключению данных модулей к Arduino. А схем подключения вообще нет. Поэтому решил написать цикл уроков по подключению каждого датчика, сенсора из набора.
Продолжаем изучать модули из набора «37 in 1 Sensors Kit for Arduino». В предыдущих уроках мы рассмотрели модуль ИК-передатчика KY-005. Сегодня рассмотрим модуль ИК приёмника KY-022. Который позволит получать сигнал с ИК-передатчика и управлять периферийными устройствами. У меня уже есть ряд проектов на Arduino с использованием ИК приёмника.
Описание модуля ИК-приемника KY-022.
KY-021 – Модуль на основе геркона, является датчиком магнитного поля. При попадании в магнитное поле геркона, распложеннего в стекляной колбе, замыкает цепь. Герконы широко применяются в охранных системах. Это связано с небольшим размером геркона и возможности работать датчика без прямого взаимодействия с магнитом. Магнит можем расположить за небольшой стенкой или в корпусе и при этом на работоспособность модуля KY-021 это никак не повлияет.
Описание модуля наклона KY-021.
При разработке Arduino проектов часто возникает необходимость определить положение объекта, его наклон или вибрацию. Реализовать контроль можно различными средствами от сложных, таких как акселерометр, до простых датчиков наклона и вибрации. В прошлом уроке мы рассмотрели ртутный датчик наклона ky-017. Сегодня в Arduino уроке поговорим о модуле KY-020 который оснащён шариковым датчиком наклона.
Описание модуля наклона KY-020.
Сегодня в Arduino уроке рассмотрим модуль реле KY—019. Разберём несколько примеров использования реле в Arduino проектов: управление реле через Wi-Fi сеть, управление реле с помощью Bluetooth модуля HC-06 или HC-05. А также самое простое управление реле, с помощью тактовой кнопки. Ну что, приступим!
Описание модуля реле KY-019.
Модуль фоторезистора KY-018 знаком по уроку: «Подключение модуля освещенности к Arduino» на моем втором сайте про Arduino. Сегодня в уроке рассмотрим данный модуль и научимся подключать KY-018 к Arduino. А также рассмотрим пример сигнализации с использованием модулей KY-008, KY-004, KY-006 и KY-018.
Описание модуля ky-018.
Модуль ртутного датчика наклона ky-017 состоит из колбы, в которой расположены 2 контакта разной длины и ртутного шарика. При наклоне модуля ртутный шарик перемещается внутри колбы и замыкает или размыкает контакты. Так как данный датчик имеет всего 2 положения, его применение ограничено. Его не получится использовать в качестве датчика наклона фар, да и вибрации в машине будут приводить к непроизвольному перемещению ртути, что приведет к ложным срабатываниям ртутного датчика.
Описание модуля ky-017.
Светодиоды широко используются в проектах на Arduino. Сегодня рассмотрим модуль KY-016, которой оснащен RGB светодиодам 5 мм. В отличие от модуля «KY-009 RGB светодиода (SMD)», данный модуль оснащен резисторами и его можно подключать напрямую к Arduino, без дополнительной обвязки. Схема подключения и код аналогичные с модулем KY-009.
Описание модуля KY-016 — rgb led Arduino
Для Arduino существует большое количество датчиков и модулей измерения температуры. Модули KY-001, KY-013 мы уже рассмотрели в предыдущих уроках. Сегодня поговорим о модуле KY-015, который оснащен датчиком DHT11, он может измерять не только температуру, но и влажность воздуха.
Описание модуля KY-015 с датчиком DHT11.
Продолжаем изучать модули из набора «37 in 1 Sensors Kit for Arduino» и сегодня рассмотрим модуль KY-013 – аналоговый датчик температуры. Разберем, как его подключить к Arduino, выведем показание температуры в монитор порта. А также рассмотрим, с какими проблемами можно столкнуться при работе с данным модулем.
Неправильная маркировка и расположение выходов модуля KY-013.
В данном Arduino уроке речь пойдет об активном звуковом модуле — KY-012. Данный модуль отличается от модуля KY-006 — пассивного зуммера тем, что для работы не нужно генерировать импульсы. Достаточно подать питание от 3.5 до 5,5 вольт. Что приведет к воспроизведению звукового сигнала. Но в этом и заключается минус данного модуля. Мы можем изменять интервалы звукового уведомления, но не можем менять тональность звучания.
Набор датчиков для Arduino 37 шт
В комплект поставки входят такие модули:
1. Датчик звука на микросхеме LM393.
2. Высокочувствительный датчик звука на микросхеме LM393
3. Модуль двухцветного светодиода 3 мм.
4. Модуль инфракрасного передатчика.
5. Цифровой датчик огня пламени LM393.
6. Датчик температуры терморезистор термодатчик цифровой.
7. Датчик касания.
8. Индукционный датчик удара, шок сенсор
9. Датчик вибрации.
10. Модуль семицветного светодиода.
11. Модуль трехцветного RGB светодиода.
12. Модуль красного лазера.
13. Датчик температуры и влажности DHT11
14. Оптический инфракрасный датчик обхода препятствий
15. Аналоговый датчик магнитного поля геркон.
16. Цифровой датчик магнитного поля геркон.
17. Модуль двухцветного светодиода 5 мм.
18. Модуль трехцветного RGB светодиода SMD 5050.
19. Датчик света, фотодиод
20. Датчик температуры термодатчик DS18B20
21. Зуммер, модуль звука, активный излучатель звука
22. Зуммер, модуль звука, пассивный излучатель звука.
23. 1-канальный модуль реле 5V
24. Датчик положения, контроллер, энкодер
25. Модуль инфракрасного управления с ИК приемником VS1833B
26. Датчик температуры терморезистор термодатчик аналоговый.
27. Датчик отслеживания линии LM393.
28. Модуль кнопки включатель.
29. Джойстик, манипулятор, модуль управления
30. Модуль с оптическим прерыванием, фото прерыватель RPI-124F.
31. Датчик Холла, модуль магнитного поля 49E цифровой
32. Датчик Холла, модуль магнитного поля 44E со светодиодом.
33. Датчик Холла, модуль магнитного поля 49E аналоговый.
34. Уровень, датчик наклона, вибрации.
35. Пара датчиков уровня, наклона, вибрации magic cup.
36. Датчик пульса на пальце, пульсометр.
37. Датчик наклона, вибрации.
Характеристики:
количество модулей в наборе: 37 шт.;
вес комплекта: 200 г.
Более полное описание модулей PDF файл.
Набор, датчиков, Arduino, 37, шт
Отзывов (0)
Написать отзывНет отзывов о данном товаре.
Датчик движения для Ардуино: как подключить датчик движения
Датчик движения — устройство, позволяющее отследить перемещения в пределах досягаемости сенсора. Такие системы находят применение в проектах «умных» домов, в бизнесе и просто в быту, например, для включения света в доме, подъезде, комнате и так далее. Электронный конструктор Ардуино предоставляет удобную платформу для создания таких датчиков: благодаря небольшим габаритам, дешевизне, простоте и функциональности датчик движения Ардуино можно внедрять в самые различные электронные комплексы.
Описание датчика движения
Создаваемые на базе Ардуино сенсоры перемещения устроены довольно просто. Они работают на принципе регистрации инфракрасных излучений. Помимо контроллера, основной компонент устройства — высокочувствительный пассивный пироэлектрический (PIR) элемент, регистрирующий присутствие определенного уровня инфракрасного спектра. Чем теплее появившийся в радиусе действия сенсора объект, тем сильнее излучение.
Типичный PIR-датчик снабжается полусферой с фокусирующими поступающую на сегменты сенсора тепловую энергию линзами. Обычно применяется линза Френеля: она хорошо концентрирует тепло и существенно увеличивает чувствительность. В качестве платформы нередко берут Arduino Uno, но возможно создание датчика и на других версиях контроллера.
Конструктивно PIR-сенсор делится на две части. Поскольку для устройства принципиально важно улавливание движения в зоне покрытия, а не уровень тепловой эмиссии, части устанавливаются так, чтобы при появлении на одной из них большего уровня излучения на выход гаджета подавался сигнал low или high. Далее он обрабатывается микроконтроллером.
Интересно: существуют иные способы обнаружения движения. Так, сегодня постепенно распространяются системы машинного зрения, использующие нейросетевые алгоритмы для определения перемещений. Охранные комплексы могут использовать лазерные детекторы и тепловизионные датчики, реагирующие исключительно на тепло живых существ. Нередко ИК-датчики комбинируют с этими устройствами.
Базовые технические характеристики
Большинство PIR-датчиков соответствуют следующим параметрам:
- зона уверенной детекции движения — до 7 м;
- угол слежения — до 110 градусов;
- рабочее напряжение — от 4.5 до 6 В;
- диапазон температур — от -20 до +50 градусов;
- время задержки 0.3–18 сек.
Модуль ИК-датчика несет на себе также электрическую обвязку с необходимыми компонентами: конденсаторами, предохранителями и резисторами.
Основные принципы работы
Пироэлектрик представляет собою материал, при изменении своей температуры генерирующий электрическое поле. В простом PIR-сенсоре два таких элемента, подключенных с разными полярностями.
Предположим, что гаджет смонтирован в помещении.
- Если комната пуста, все элементы получают одинаковую порцию теплового излучения, напряжение на них также постоянно (на левой части рисунка ниже).
- Когда в комнате появляется человек, он оказывается в зоне действия элемента 1. Тот генерирует положительный электроимпульс (на центральной части картинки).
- Перемещение человека приводит и к движению его «теплового пятна», улавливаемого элементом 2. Второй элемент создает отрицательный импульс (правая часть).
- Схема датчика регистрирует оба импульса, делая вывод о наличии человека в «поле зрения». А логика контроллера по этому сигналу выполняет заложенное пользователем действие — включает свет, активирует сигнализацию и так далее.
Как правило, для защиты соединений и компонентов от электронных и тепловых шумов, воздействия влаги и высокой температуры их помещают в герметичный корпус. Верхняя часть его содержит прямоугольное «окно» из ИК-прозрачного материала для свободного доступа теплового излучения.
Общая схема подключения
Большинство модулей снабжено тремя пинами для соединения с платой Ардуино. Распиновка может различаться в зависимости от производителя узла, но, как правило, выходы отмечаются поясняющими надписями.
Обычно выходов три: GND — заземление, второй — +5 В, он выдает сигнал с ИК-сенсоров. Третий — цифровой, для снятия данных
Принцип соединения с контроллером следующий:
- GND — на любой доступный пин «земли» платы Arduino;
- «цифра» — на любой свободный цифровой вход/выход;
- коннектор питания следует подключить к выходу +5 В.
Пример работы
Рассмотрим ситуацию использования датчика на примере микроконтроллера Ардуино Уно и сенсора HC-SR501. Его характеристики:
- рабочее напряжение постоянного тока — 4.5–20 В;
- ток покоя — ≈ 50 мкА;
- выходное напряжение — 3.3 В;
- диапазон температур — от −15 до +70 градусов Цельсия;
- габариты — 32×24 мм;
- угол детектирования — 110 градусов;
- дистанция срабатывания — до 7 метров.
Важно: при температурах от +30 градусов эффективное расстояние детекции может снизиться.
В указанном сенсоре установлены два пироэлектрических датчика IRA-E700.
Сверху они прикрыты сегментированной полусферой. Каждый сегмент — фокусирующая тепло на определенный участок ПИР-датчика линза.
Внешний вид устройства:
Общий пример работы мы уже рассматривали выше. Пока контролируемая зона пуста, датчики получают одинаковый уровень тепловой эмиссии, напряжение на них также одинаково. Но как только излучение от человека попадет последовательно на первый и второй элементы, схема зарегистрирует разнонаправленные электрические импульсы и сгенерирует сигнал на выход.
Настройка
ИК-модуль HC-SR501 весьма прост в настройке и дешев. У него есть перемычка для конфигурирования режима и пара подстроечных резисторов. Общая чувствительность настраивается первым потенциометром: чем она выше, тем шире зона «видимости» гаджета».
Важно: чувствительность имеет значение для детектируемых размеров определяемого объекта. Подстройкой можно, например, исключить срабатывание на домашних животных.
Другой потенциометр управляет временем срабатывания устройства: если обнаружено перемещение, на выходе создается положительный электрический импульс определенной длины (от 5 до 300 секунд).
Следующий управляющий элемент — перемычка. От нее зависит режим работы.
- в позиции L время отсчитывается от первого срабатывания. То есть, к примеру, если человек зайдет в помещение, система среагирует и включит свет на указанное настройкой потенциометра время. Когда оно истечет, выходной сигнал возвращается к начальному показателю, и комплекс перейдет в режим ожидания следующей активации;
- в позиции H обратный отсчет будет начинаться после каждого детектирования события движения, а любое перемещение станет обнулять таймер. В этом положении перемычка стоит по умолчанию.
Рекомендуем более подробно узнать как проводится настройка датчика движения в других устройствах.
Соединение датчика с контроллером
Подключение датчика движения к Ардуино следует выполнять по указанной схеме:
Пин OUT соединяется с пином 2 Уно, а VCC подсоединено к контакту +5 В. Принципиальная схема конструкции:
Программная часть
Помимо контроллера, для функционирования оборудования необходима управляющая аппаратным комплексом программа. Ниже приведен простой скетч:
В нем при обнаружении гаджетом движения на последовательный порт отправляется 1, а в ином случае уходит значение 0. Это простейшая программа, с помощью которой можно протестировать собранный датчик.
Модифицируем устройство добавлением реле, которое станет включать свет. Принципиальная схема подключения:
Макет:
Программа для реализации данного функционала:
Теперь, если собрать компоненты по схеме, загрузить скетч в Ардуино и соединить систему с электросетью дома, по сигналу сенсора перемещения контроллер заставит сработать реле, а то, в свою очередь, включит свет.
Интересно: существует возможность соединения сенсора с реле напрямую, без контроллера. Но внедрение в схему Arduino делает ее более гибкой, функциональной и конфигурируемой.
Где можно применить
Выше мы рассмотрели простой сценарий управления светом. Кроме него, такие PIR-датчики в связке с микроконтроллером находят применение в системах сигнализации, автоматического включения видеонаблюдения, открывания/закрывания дверей и других случаях, когда необходимо выполнять некоторые автоматизированные действия при движении в контролируемой зоне.
Датчики можно комбинировать: например, если не хватает максимальной длины импульса, в систему добавляется ультразвуковой или микроволновый сенсор присутствия.
Недостатки
В силу отработанности аппаратной платформы, хорошо документированных схем, простоты разработки ПО и дешевизны PIR-датчики на Ардуино не обладают особыми недостатками в рамках возлагаемых на них задач. Возможности их применения ограничиваются естественными пределами ИК-технологии, периферийным оборудованием и заложенными в прошивку контроллера функциями.
Из недостатков отметим долгую инициализацию: многим образцам на переход в рабочий режим после первого включения требуется около минуты, на протяжении которой велик шанс ложных срабатываний. Кроме того, они не способны отличить человека от другого теплого объекта; для этого требуется иной класс устройств.
Заключение
Созданный на платформе Arduino датчик движения — простое и функциональное устройство, помогающее быстро и с минимальными усилиями решить задачу автоматического выполнения действий при появлении человека в радиусе действия. Очень часто такие комплексы можно встретить в квартирах и домах, на улицах и в парках — там они включают свет по детекции движения.
Находят они применение и в системах сигнализации и видеонаблюдения: по сигналу включается оповещение или запись события. Гибкость Arduino позволяет реализовать даже очень сложные проекты, например, включения сенсора в экосистему «умного дома». Хотя существуют и более продвинутые лазерные, ультразвуковые и тепловизионные варианты, ИК-детекторы в данной сфере остаются самым доступным и простым решением.
Видео по теме
Мой мир
Вконтакте
Одноклассники
Подключение цифровых датчиков к Arduino
Для платформы Arduino существует огромное количество датчиков. Эта статья будет посвящена цифровым датчикам. Они так называются потому, что на выходе каждого из них сигнал дискретен, то есть имеет два уровня – логические ноль (напряжение земли/общего провода, нулевое) и единица(обычно 3,3 либо 5 вольт). Пятивольтовые Arduino–платы могут работать с уровнями 3,3 В, а вот для трёхвольтовых плат с пятивольтовыми датчиками требуется согласование уровней.
Обычно эти датчики имеют следующие выводы:
– G (GND).Минус напряжения питания.
– V (VTG или +5V, VCC).Плюс напряжение питания.
– S (DO (Digital Output), SIG, OUT).Цифровой выход.
G подключается к земле (вывод GND). V подключается к выводу +5V либо 3V3 (читайте описание датчика). S подключается к заданному программно цифровому выводу (он может быть любым), аналоговые выводы тоже можно использовать как цифровые, считывание состояния этого вывода в Arduino IDE осуществляется при помощи функции digitalRead().
Пример кода программы для считывания показания датчиков. Показания датчика будут выводиться в последовательный порт компьютера. Просмотреть их можно будет при помощи монитора порта в Arduino IDE.
Логично было бы, если бы при срабатывании датчика на его выходе была логическая единица, однако большинство датчиков работают наоборот.
В программе можно управлять какими-либо параметрами в зависимости от показаний датчиков. Поэтому теперь приведём более наглядный пример. При считывании единицы с датчика будет загораться встроенный в плату Arduino светодиод (пин 13).
Существуют также комбинированные датчики. Они имеют как цифровой, так и аналоговый выходы. При достижении определённого значения на аналоговом выходе (большинство плат Arduino различают 1024 его уровня) сигнал на цифровом выходе меняет значение на противоположное. Такими бывают, например, датчики громкости звука.
Датчики температуры Arduino » BlogLinux.ru
В этой статье мы рассмотрим популярные датчики температуры для Arduino ds18b20, dht11, dht22, lm35, tmp36. Как правило, именно эти датчики становятся основой для инженерных проектов начального уровня для Arduino. Мы рассмотрим также основные способы измерения температуры, классификацию датчиков температуры и приведем сравнение различных датчиков в одной таблице.
Описание датчиков температуры
Температурные датчики предназначены для измерения температуры объекта или вещества с помощью свойств и характеристик измеряемой среды. Все датчики работают по-разному. По принципу измерения эти устройства можно разделить на несколько групп:
- Термопары;
- Термисторы;
- Пьезоэлектрические датчики;
- Полупроводниковые датчики;
- Цифровые датчики;
- Аналоговые датчики.
По области применения можно выделить датчики температуры воздуха, жидкости и другие. Они могут быть как наружные, так и внутренние.
Любой температурный датчик можно описать набором характеристик и параметров, которые позволяют сравнивать их между собой и выбирать подходящий под конкретную задачу вариант. Основными характеристиками являются:
- Функция преобразования, т.е. зависимость выходной величины от измеряемого значения. Для датчиков температуры этот параметр измеряется в Ом/С или мВ/К.
- Диапазон измеряемых температур.
- Метрологические параметры – к ним относятся различные виды погрешностей.
- Срок службы.
- Время отклика.
- Надежность – рассматриваются механическая устойчивость и метрологическая стойкость.
- Эксплуатационные параметры – габариты, масса, потребляемая мощность, стойкость к агрессивному воздействию среды, стойкость к перегрузкам и другие.
- Линейность выходных значений.
Датчики температуры по типу
Термопары. Принцип действия термопар основывается на термоэлектрическом эффекте. Представляет собой замкнутый контур из двух проводников или полупроводников. В контуре возникает электрический ток, когда на месте спаев появляется разность температур. Чтобы измерить температуру, один конец термопары помещается в среду для измерения, а второй требуется для снятия значений. На спаях возникают термоЭДС E(t2) и E(t1), которые и определяются температурами t2 и t Результирующая термоЭДС в контуре будет равна разности термоЭДС на концах спаев E(t2)- E(t1). Термопары чаще всего выполняются из платины, хромеля, алюмеля и платинородия. Наибольшее распространение в России получили пары металлов ХА(хромель-алюмель), ТКХ(хромель – копель) и ТПП (платинородий-платина). Большим недостатком таких приборов является большая погрешность измерений. Из преимуществ можно выделить возможность измерения высоких температур – до 1300С.Терморезистивные датчики. Изготавливаются из материалов, обладающих высоким коэффициентом температурного сопротивления (ТКС). Принцип работы заключается в изменении сопротивления проводника в зависимости от его температуры. Такие приборы обладают высокой точностью, чувствительностью и линейностью измеренных значений. Основными характеристиками устройства являются номинальное электрическое сопротивление при температуре 25 С и ТКС. Терморезистивные датчики различаются по температурному коэффициенту сопротивления – бывают термисторы с отрицательным (NTC) и положительным (PTC, позисторы) ТКС. Для первых с ростом температуры уменьшается сопротивление, для позисторов – увеличивается. Терморезистивные датчики чаще всего применяются в электронике и машиностроении.Пьезоэлектрический датчик. Такое устройство работает на пьезоэффекте. Под воздействием электрического тока происходит изменение линейных размеров -прямой пьезоэффект. Когда подается разнофазный ток с определенной частотой, происходит колебание пьезорезонатора. Частота определяется температурой. Зная полученную зависимость, можно определить необходимые данные о частоте и температуре. Диапазон измерения температуры широк, устройство обладает высокой точностью. Датчики чаще всего используются в научных опытах, которые требуют высокой надежности результатов.Полупроводниковый датчик. Измеряют в диапазоне от -55С до 150С. Принцип работы основан на зависимости изменения напряжения на p-n-переходе от температуры. Так как эта зависимость практически линейна, есть возможность создать датчик без сложной схемы. Но для таких приборов схема содержит одиночный p-n-переход, поэтому датчик отличается большим разбросом параметров и невысокой точностью. Исправить эти недостатки получилось в аналоговых полупроводниковых датчиках.Аналоговый датчик. Приборы стоят дешево и обладают высокой точностью измерения, что позволяет их применять в микроэлектронике. В схеме содержатся 2 чувствительных элемента (транзистора), обладающих различными характеристиками. Выходной сигнал – это разность между падениями напряжений на транзисторах. При помощи калибровки датчика внешними цепями можно увеличить точность измерения, которая находится в диапазоне от +-1С до +-3С. Датчики обладают тремя выходами, один из них используется для калибровки.Цифровой датчик. В отличие от аналогового датчика цифровой содержит дополнительные элементы – встроенный АЦП и формирователь сигнала. Подключаются по интерфейсам SPI, I2C, 1-Wire, что позволяет подключать сразу несколько датчиков к одной шине. Подобные устройства стоят немного дороже аналоговых, но при этом они значительно упрощают схемотехнику устройства.Существуют и другие датчики температуры. Например, для автоматических систем могут применяться сигнализаторы, также существуют пирометры, измеряющие энергию тела, которую оно излучает в окружающую среду. В медицине нередко используются акустические датчики – их принцип работы заключается в разности скорости звука при различных температурах. Эти датчики удобно применять в закрытых полостях и в недоступных средах. Похожие датчики – шумовые, они работают на зависимости шумовой разности потенциалов на резисторе от температуры.Выбор датчика в первую очередь определяется температурным диапазоном измерения. Важно учитывать и точность измерения – для обучения вполне сойдет датчик с малой точностью, а для научных работ и опытов требуется высокая надежность измерения.
Датчики температуры для работы с Ардуино
При работе с микроконтроллером Ардуино наиболее часто используются следующие датчики температуры: DS18B20, DHT11, DHT22, LM35, TMP36.
Датчик температуры DS18B20
DS18B20 – цифровой 12-разрядный температурный датчик. Устройство доступно в 3 вариантах корпусов – 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, чаще всего используется именно последний. Он же изготавливается во влагозащитном корпусе с тремя выходами. Датчик прост и удобен в использовании, к плате Ардуино можно подключать сразу несколько таких приборов. А так как каждое устройство обладает своим уникальным серийным номером, они не перепутаются в результате измерения. Важной особенностью датчика является возможность сохранять данные при выключении прибора. Также DS18B20 может работать в режиме паразитного питания, то есть без внешнего питания через подтягивающий резистор. Подробная статья о ds18b20.Датчики температуры DHT
DHT11 и DHT22 – две версии датчика DHT, обладающие одинаковой распиновкой. Разливаются по своим характеристикам. Для DHT11 характерно определение температуры в диапазоне от 0С до 50С, определение влажности в диапазоне 20-80% и частота измерений 1 раз в секунду. Датчик DHT22 обладает лучшими характеристиками, он определяет влажность 0-100%, температурный диапазон увеличен – от -40С до 125С, частота опроса 1 раз за 2 секунды. Соответственно, стоимость второго датчика дороже. Оба устройства состоят из 2 основных частей – это термистор и датчик влажности. Приборы имеют 4 выхода – питание, вывод сигнала, земля и один из каналов не используется. Датчик DHT11 обычно используется в учебных целях, так как он показывает невысокую точность измерений, но при этом он очень прост в использовании. Другие технические характеристики устройства: напряжение питания от 3В до 5В, наибольший ток 2,5мА. Для подключения к ардуино между выводами питания и выводами данных нужно установить резистор. Можно купить готовый модуль DHT11 или 22 с установленными резисторами.Датчик температуры LM35
LM35 – интегральный температурный датчик. Обладает большим диапазоном температур (от -55С до 150С), высокой точностью (+-0,25С) и калиброванным выходом. Выводов всего 3 – земля, питание и выходной мигнал. Датчик стоит дешево, его удобно подключать к цепи, так как он откалиброван уже на этапе изготовления, обладает низким сопротивлением и линейной зависимостью выходного напряжения. Важным преимуществом датчика является его калибровка по шкале Цельсия. Особенности датчика: низкая стоимость, гарантированная точность 0,5С, широкий диапазон напряжений (от 4 до 30В) ток менее 60мА, малый уровень собственного разогрева (до 0,1С), выходное сопротивление 0,1 Ом при токе 1мА. Из недостатков можно выделить ухудшение параметров при удалении на значительное расстояние. В этом случае источниками помех могут стать радиопередатчики, реле, переключатели и другие устройства. Также существует проблема, когда температура измеряемой поверхности и температура окружающей среды сильно различаются. В этом случае датчик показывает среднее значение между двумя температурами. Чтобы избавиться от этой проблемы, можно покрыть поверхность, к которой подключается термодатчик, компаундом.Схема подключения к микроконтроллеру Ардуино достаточно проста. Желательно датчик прижимать к контролируемой поверхности, чтобы увеличить точность измерения.
Примеры применения:
- Использование в схемах с развязкой по емкостной нагрузке.
- В схемах с RC цепочкой.
- Использование в качестве удаленного датчика температуры.
- Термометр со шкалой по Цельсию.
- Термометр со шкалой по Фаренгейту.
- Измеритель температуры с преобразованием напряжение-частота.
- Создание термостата.
TMP36 – аналоговый термодатчик
Датчик температуры Использует технологии твердотельной электроники для определения температуры. Устройства обладают высокой точностью, малым износом, не требуют дополнительной калибровки, просты в использовании и стоят недорого. Измеряет температуру в диапазоне от -40С до 150С. Параметры схожи с датчиком LM35, но TMP36 имеет больший диапазон чувствительности и не выдает отрицательное значение напряжения, если температура ниже нуля. Напряжение питания от 2,7В до 5,5В. Ток – 0.05мА. При использовании нескольких датчиков может возникнуть проблема, при которой полученные данные будут противоречивы. Причиной этого являются помехи от других термодатчиков. Чтобы исправить эту неполадку нужно увеличить задержку между записью измерений. Низкое выходное сопротивление и линейность результатов позволяют подключать датчик напрямую к схеме контроля температуры. TMP36 также, как и LM34 обладает малым нагревом прибора в нормальных условиях.Сравнение характеристик датчиков температуры Ардуино
| Название | Температурный диапазон | Точность | Погрешность | Вариант исполнения | Библиотека |
| DS18B20 | -55С…125С | +-0.0625С | +-2% | Существует в 3 видах – 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, последний изготавливается во влагозащитном корпусе. | Onewire.h |
| DHT11 | 0С…50С | +-2С | +-2% температура, +-5% влажность | Изготавливается в виде готового прямоугольного модуля с 4 ножками, третья не используется. Также встречаются модули с тремя ножками и сразу установленным резистором на 10 кОм. | DHT.h |
| DHT22 | -40С…125С | +-0,5С | +-0,5% температура, от +-2 до +-5% влажность | DHT.h | |
| LM35 | -55С…150С | +-0.5С (при 25С) | +-2% | Существует несколько видов корпуса: TO-46 (для датчиков LM35H, LM35AH, LM35CH, LM35CAH, LM35DH) TO-92 (для датчиков LM35CZ, LM35CAZ, LM35DZ) SO-8 для датчика LM35DM TO-220 для датчика LM35DT. | |
| TMP36 | -40С…150С | +-1С | +-2% | Изготавливается в трехвыводном корпусе TO-92, восьмивыводном SOIC и пятивыводном SOT-23. |
Комплект датчиков Arduino
— База — Официальный магазин Arduino
Комплект датчиков Arduino — базаКод: TPX00031 / Штрих-код: 7630049202979
В
Научитесь подключать, делать наброски и работать с базовыми датчиками Grove, исполнительными механизмами и Arduino.
Все модули предварительно смонтированы на печатной плате, просто подключите плату Arduino к плате Shield и начните измерения!
##цена##Улучшите свой опыт, добавьте в корзину: €0,00
Обзор
Набор датчиков Arduino создан для производителей, которые только начали использовать Arduino для изучения огромного пространства электроники и программирования.Этот комплект учит, как подключать и программировать базовые модули Grove, включающие как датчики, так и исполнительные механизмы.
Grove — это модулированный и готовый к использованию набор инструментов с открытым исходным кодом, в котором для сборки электроники используется метод строительных блоков. Этот комплект включает в себя Base Shield, к которому можно подключать различные модули Grove как по отдельности, так и вместе в различных комбинациях для создания забавных и увлекательных проектов. Во всех модулях используется разъем Grove, который подключает каждый из компонентов к Base Shield всего за несколько секунд.Затем Base Shield можно установить на плату Arduino UNO и запрограммировать с помощью Arduino IDE. Инструкции по подключению и программированию различных модулей также включены в этот комплект.
Этот комплект был разработан в сотрудничестве с Seeed Studio и предоставляет сообществу Arduino возможность создавать проекты с минимальными затратами на подключение и кодирование. Этот комплект действует как мост в мир Grove и предоставляет разработчикам гибкий способ расширить свои проекты, включив в них другие сложные модули Grove.
В комплект входит доступ к онлайн-платформе со всеми инструкциями, необходимыми для подключения, рисования и работы с различными модулями Grove.
Этот комплект не включает плату Arduino Uno , и если вы хотите приобрести этот комплект вместе с Uno, ознакомьтесь с набором датчиков. Он включает комплект датчиков Arduino + Arduino Uno Rev 3 по специальной цене.
Технические характеристики
В комплект входит:
ОБОРУДОВАНИЕ
1 Base Shield, предназначенный для размещения поверх платы Arduino UNO.Он оснащен 16 разъемами Grove, которые при размещении поверх UNO обеспечивают функциональность различных контактов. Включает в себя:
7 цифровых разъемов
4 аналоговых разъема
4 соединения I2C
1x соединение UART
10 Включенные модули Grove можно подключить к базовой плате через цифровые, аналоговые разъемы или разъемы I2C на плате.Давайте быстро взглянем на них:
Светодиод — простой светодиод, который можно включать, выключать или затемнять.
Кнопка — кнопка, которая может находиться в состоянии ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ.
Потенциометр — переменный резистор, увеличивающий или уменьшающий сопротивление при повороте ручки.
Зуммер — пьезодинамик, используемый для воспроизведения бинарных звуков.
Датчик освещенности — фоторезистор, считывающий интенсивность света.
Датчик звука — крошечный микрофон, измеряющий звуковые колебания.
Датчик давления воздуха — считывает давление воздуха по протоколу I2C.
Датчик температуры — считывает температуру и влажность одновременно.
Акселерометр — датчик, используемый для ориентации, используемый для обнаружения движения.
OLED-экран — экран, на который можно распечатать значения или сообщения.
6 Кабели Grove позволяют легко подключать модули к Base Shield без пайки.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Библиотека набора датчиков Arduino — это оболочка, содержащая ссылки на другие библиотеки, связанные с определенными модулями, такими как акселерометр, датчик давления воздуха, датчик температуры и OLED-дисплей. Эта библиотека предоставляет простой в использовании API, который поможет вам построить четкую ментальную модель концепций, которые вы будете использовать.
УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Доступ к онлайн-платформе со всеми инструкциями, необходимыми для подключения, набросков и экспериментов с различными модулями Grove.Всего 10 уроков, а они:
Проверьте комплект датчиков Arduino — комплект! Он включает комплект датчиков Arduino + Arduino Uno Rev 3 по специальной цене.
##заглавие## ##субтитры####текст##
ПодробнееЧасто задаваемые вопросы
Что такое датчик?
Датчик — это электронный компонент, который может измерять окружающую среду.Примером датчика является датчик DHT11, который измеряет температуру и влажность.
Что такое привод?
Актуатор — это электронный компонент, выполняющий действие. Примером этого является светодиод, который можно включить или выключить, или уменьшить яркость до определенного значения.
Что такое начальный модуль?
Seed-модуль — это электронный компонент, прикрепленный к крошечной печатной плате. Эта печатная плата имеет тот же разъем, что и все остальные модули Seeed, что упрощает их подключение.
Что такое разъем Grove?
Разъем Grove — это разъем с четырьмя проводами, подключенными к нему. Они просто подключаются к начальному модулю, а затем к сид-базе. Это сокращает время, затрачиваемое на построение цепей, и позволяет подключить несколько датчиков всего за несколько минут!
Как я могу использовать датчики и приводы в проектах Arduino?
Чтобы использовать начальные модули с Arduino, нам необходимо установить защитный экран начального уровня поверх платы Arduino UNO.После того, как он смонтирован, мы можем легко подключить любой модуль, который захотим, и использовать библиотеку ArduinoSensorKit для их программирования, используя всего несколько строк кода!
Какие модули входят в комплект?
Светодиод
Кнопка
Потенциометр
Зуммер
Датчик освещенности
Датчик звука
Датчик давления воздуха
Датчик температуры
Датчик движения
OLED-экран
Кто может использовать комплект?
Комплект предназначен для использования даже самым опытным пользователем.Коду легко следовать, а схема упрощена за счет использования начальных модулей. Набор также отлично подходит для более продвинутых пользователей, которые хотят сократить время на схемотехнику и быстро выполнить работу!
Как работает комплект?
В комплект входит все, кроме Arduino UNO для работы. Просто установите базовый шилд поверх Arduino UNO, подключите модуль и следуйте инструкциям на платформе контента. Платформа объясняет, как все это сделать, и включает примеры кода для начала работы со всеми различными модулями.
Какой контент включен?
Содержимое этого комплекта включает руководство по началу работы, в котором рассматриваются основы комплекта, а также требования к оборудованию и программному обеспечению. Далее следуют 10 простых уроков, которые помогут вам сразу начать работу со всеми модулями!
Как получить доступ к включенному контенту?
Весь контент можно найти на платформе Arduino Sensor Kit.
Как структурировано содержимое комплекта датчиков?
Все действия имеют одинаковую структуру.
Introduction — представляет компонент.
Штекер — показывает, как создать схему.
Sketch — представляет программу, необходимую для компонента.
Играть — используя компонент и ожидаемый результат.
Понимание — дальнейшее чтение о том, как работает компонент, и статьи по теме.
Какие языки поддерживает онлайн-платформа?
Английский
Какое приложение можно создать с помощью набора датчиков?
С помощью компонентов набора датчиков Arduino вы можете создавать множество забавных приложений, таких как интерфейсы дисплея, обнаружение звука, система сигнализации, обнаружение света, измерение температуры и многое другое.Вы также можете комбинировать множество датчиков для создания собственных уникальных проектов.
Какая операционная система требуется?
Windows 7 или выше, Linux или Mac OS.
Каковы минимальные требования к программному обеспечению для использования комплекта?
Вам необходимо загрузить Arduino IDE или зарегистрироваться, чтобы использовать веб-редактор Arduino.
Каковы минимальные требования к оборудованию для использования комплекта?
Для установки базового экрана требуется плата Arduino UNO.
Что такое датчики Arduino
Arduino — это платформа с открытым исходным кодом, используемая для создания пользовательских проектов электроники. Прежде чем узнать о датчиках Arduino, давайте сначала разберемся с датчиками как с общим термином.
Что такое датчики?
Датчики определяются как машина, модуль или устройство, обнаруживающие изменения в окружающей среде. Датчики передают эти изменения электронным устройствам в виде сигнала.
Датчик и электронные устройства всегда работают вместе. Выходной сигнал легко читается человеком.
В настоящее время датчики используются в повседневной жизни. Например, управление яркостью лампы прикосновением к ее основанию и т. д. Применение датчиков расширяется с появлением новых технологий.
Из чего сделан датчик?
Датчик представляет собой устройство, состоящее из монокристаллического кремния . Он считается широко используемым полупроводниковым материалом.Он обладает превосходной механической стабильностью, обрабатываемостью и т. д. Он также может сочетать электронику и чувствительные элементы на одной подложке.
Где используются датчики?
Датчики используются для измерения физических величин, таких как давление, температура, звук, влажность, свет и т. д.
Примером датчиков является пожарная сигнализация, датчик пожарной сигнализации обнаруживает дым или тепло. Сигнал, генерируемый извещателем, отправляется в систему сигнализации, которая выдает предупреждение в виде тревоги.
Типы извещателей: дымовые извещатели, тепловые извещатели, извещатели угарного газа, мультисенсорные извещатели и т. д.
Как датчики используются в Arduino?
Сигнал данных проходит от датчика к выходным контактам Arduino. Данные далее записываются Arduino.
Далее мы обсудим различные датчики.
Какие типы датчиков есть в Arduino?
Некоторые типы датчиков в Arduino перечислены ниже:
Датчик освещенности используется для управления светом.Он используется с LDR (светозависимый резистор) в Arduino.
Ультразвуковой датчик используется для определения расстояния до объекта с помощью SONAR.
Датчик температуры используется для определения температуры вокруг него.
Датчик детонации используется для регистрации вибраций детонации. Это обычная категория датчиков вибрации.
Он используется для обнаружения объекта путем испускания инфракрасного излучения, которое отражается или отражается этим объектом.
Позволяет роботам следовать по определенному пути, указанному путем распознавания маркировки или линий на поверхности.
Подходит для обнаружения человеческого прикосновения.
Используется для измерения воды или глубины уровня воды. Он также используется для обнаружения утечек в контейнерах.
Датчик вибрации используется для измерения вибрации.
Обычно имеет отношение к метеорологии, биомедицинским областям. Это выглядит как на изображении ниже:
Датчик пульса используется для измерения частоты пульса. Это выглядит как на изображении ниже:
- Емкостный датчик влажности почвы
Используется для измерения уровня влажности почвы.
Датчик микрофона в Arduino используется для обнаружения звука. Аналоговый и цифровой являются двумя выходами этого модуля. Цифровой выход посылает сигнал высокого уровня, когда интенсивность звука достигает определенного порога. Мы можем настроить чувствительность модуля с помощью потенциометра.
Датчик влажности используется для контроля погодных условий.
Датчик движения определяет движение и присутствие тела человека с помощью инфракрасного излучения.
Датчик вибрации используется для обнаружения вибраций.
Датчик звука подходит для обнаружения звука окружающей среды.
Датчик давления используется для измерения давления. Датчик в Arduino измеряет давление и отображает его на маленьком ЖК-экране.
Датчик магнитного поля измеряет напряженность магнитного поля и выдает переменное напряжение на выходе Arduino.
Все плюсы и минусы датчиков Arduino
Если вы собираетесь использовать свой Arduino UNO в полной мере, вам потребуется соединить его с одним или несколькими дополнительными компонентами.В конце концов, Arduino, неспособная взаимодействовать с окружающим миром, не доставляет особого удовольствия!
Компоненты электронной схемы можно разделить на три категории:
+ Устройства ввода, такие как кнопки, переключатели и датчики.
+ Процессоры, такие как автономные микроконтроллеры и одноплатные компьютеры, такие как Arduino, ESP и Raspberry Pi.
+ Выходы (или приводы), которые преобразуют напряжение в звуковые волны или свет, которые мы можем ощущать.
В этом посте мы сосредоточимся на первой части этой цепочки. Все устройства ввода можно отнести к сенсорам. Это компоненты, выходной сигнал которых (обычно аналоговое напряжение) изменяется в зависимости от заданного свойства окружающей среды. Это изменение может быть чем угодно, от изменения температуры до гравитации и электромагнитного заряда. Сенсоры — невероятно полезные устройства. Без них электрическая схема просто не имела бы особого смысла!
Вам будет легко интегрировать датчики в свои проекты с помощью Arduino, особенно если они встроены в коммутационную плату.Но с таким количеством типов сенсоров решить, какой из них использовать, может быть не так просто. В этом сообщении блога мы попытались охватить самые популярные датчики Arduino, но имейте в виду, что эти датчики также можно использовать с другими микроконтроллерами.
Датчики Arduino бывают самых разных форм и размеров. Здесь мы подробно рассмотрим пять различных типов и попытаемся определить, как (и почему) мы можем реализовать каждый из них в наших схемах. Мы также поговорим о том, где их можно использовать, каковы их преимущества и недостатки, и, надеюсь, вдохновит вас на ваш проект.Давай начнем!
Датчики температуры
Датчик температуры, как вы, наверное, догадались, определяет изменения температуры окружающей среды. Они являются ключевым компонентом любого устройства, использующего эту информацию, например автоматизированной садовой системы, которая открывает или закрывает окно в теплице в зависимости от температуры внутри. Вы часто найдете датчики температуры и влажности, объединенные в одну и ту же коммутационную плату.
Термостат
Одним из наиболее распространенных типов датчиков температуры является термостат.Большинство термостатов содержат две металлические полоски, расположенные одна над другой. Один меняет форму в ответ на изменение температуры, заставляя как изгибаться, так и касаться близлежащего контакта. Термостаты недороги в производстве, но они не так точны, как другие типы чувствительных к температуре датчиков, таких как термисторы.
Цифровые показания, обеспечиваемые нашим самодельным цифровым термометром, представляют собой простое применение датчика температуры. Если вы сможете сохранить его влагонепроницаемым, вы сможете оставить его в холодильнике и сразу увидеть, насколько холодно внутри.Это устройство представляет собой разновидность цифрового датчика температуры, выдающего значения по одному проводу; ему даже не нужно получать питание по отдельному, что делает его удобным выбором.
Термисторы
Все проводящие материалы становятся менее проводящими при воздействии тепла. Термистор использует это явление контролируемым образом и позволяет схеме определить температуру окружающей среды, записывая сопротивление. Термисторы бывают двух видов: с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и с положительным температурным коэффициентом (PTC).Первый оказывает меньшее сопротивление при повышении температуры; последний предлагает больше. Выбрав правильный, вы сможете сохранить свою схему простой.
Наш интеллектуальный термостат на базе NodeMCU включает в себя DHT22, который использует термистор для измерения температуры и еще один встроенный датчик для измерения влажности. Два датчика соединены внутри с микроконтроллером, который выводит цифровой сигнал по одному проводу. Этот дополнительный материал немного замедляет работу схемы, так как выборки берутся каждые две секунды, но для наших целей это не было проблемой.
DHT22 также занимает видное место в нашем проекте метеостанции на основе Arduino, который можно использовать для передачи вашей локальной температуры в более широкую сеть государственных и частных метеостанций, помогая всем в этом процессе.
Термопары
Термопара состоит из пары (понятно?) спаев различных металлов, соединенных вместе. Сопротивление одного будет меняться иначе, чем другого, поэтому по мере повышения температуры будет меняться разница в напряжении между концами обоих.
Термопара способна измерять температуры в гораздо более широком диапазоне, чем термистор, что делает их подходящими для сред с высокими нагрузками, например внутри газовой турбины или двигателя. Это преимущество, однако, достигается за счет точности: термопары далеко не так точны, как термисторы.
RTD
Датчик температуры сопротивления, или RTD, работает почти так же, как термистор, за исключением того, что он сделан из катушки из металла с высокой проводимостью, проводимость которого изменяется в зависимости от локальной температуры.Они представляют собой компромисс между термопарой и термистором, поскольку они могут измерять точнее, чем термопара, в большем диапазоне, чем термистор. Когда RTD падает, это время отклика; в то время как другие компоненты, которые мы упомянули, реагируют на изменения температуры в течение нескольких секунд, RTD иногда может занять до минуты. Таким образом, лучше наблюдать за более длительными тенденциями, чем реагировать на краткосрочные тепловые удары.
Применение для датчиков температуры
Так где же применяются эти технологии? Типичным примером датчика температуры является датчик, связанный с домашней автоматикой, — термостат.Это устройство использует датчик температуры (или несколько) для отслеживания температуры в доме и использует собранную информацию для включения или выключения отопления. Без него котел не знал бы, нужно ли кипятить больше воды, и было бы невозможно поддерживать постоянную температуру.
Те же принципы применимы и к вашей духовке – встроенные датчики температуры внутри камеры постоянно проверяют, выше или ниже заданная температура. Если все слишком тепло или слишком холодно, он отрегулирует мощность, подаваемую на нагревательные элементы.Подобные устройства существуют и в других устройствах, где необходимо контролировать температуру, включая холодильники, кондиционеры, сопло вашего 3D-принтера, жало паяльника и процессор вашего компьютера.
Как выбрать датчик температуры
Точность
Из компонентов, которые мы упомянули, термистор, безусловно, является наиболее точным.
Диапазон
В термопаре сам датчик экранирован, и только металлические стержни, к которым он прикреплен, подвергаются воздействию более высоких температур.Таким образом, это отличный выбор для высокотемпературных ситуаций.
Интерфейс (аналоговый/цифровой)
Практически все датчики температуры выдают аналоговый ток; вам нужно будет использовать АЦП, чтобы преобразовать их выходы в пригодное для использования цифровое значение.
Время отклика
Если вы измеряете очень быстрые изменения температуры, вам необходимо соответственно быстрое время отклика. В этом отношении термисторы и термопары выходят на первое место; они могут реагировать всего за несколько сотен миллисекунд, в то время как RTD может занять в десять раз больше или больше.
Датчики расстояния
Как и в случае с температурой, существует несколько электронных средств измерения расстояния. По большей части они работают схожим образом: посылая импульс и исследуя ответный сигнал на наличие изменений, как и эхолокацию.
Эти датчики используют принцип времени пролета (ToF) и рассчитывают расстояние по следующему уравнению:
LIDAR
LIDAR (или обнаружение света и измерение дальности) использует лазер для отправки потока импульсов к удаленной цели.Задержка между импульсом и отражением, достигающим датчика, а также скорость света (которая составляет 299 792 458 метров в секунду) можно использовать для определения расстояния с помощью приведенного выше уравнения. Делая это тысячи раз в секунду в нескольких направлениях, можно создать трехмерное изображение области. Таким образом, можно создавать очень подробные и точные карты, не прибегая к съемочной группе на месте. Лидар может генерировать изображения мест преступлений для последующего изучения криминалистами, определять скорость проезжающих транспортных средств и даже генерировать данные о местности для использования в видеоиграх.
Ультразвуковые датчики
Ультразвуковые датчики делают то же самое, используя вместо света высокочастотные звуки. Они соединяют ультразвуковой излучатель с миниатюрным микрофоном, предназначенным для обнаружения отражений. Они не потребляют много тока, но информация, которую они предоставляют, имеет низкое разрешение и частоту обновления. И, естественно, они могут работать в темноте. В этом случае расстояние рассчитывается с использованием уравнения ToF со скоростью звука, распространяющегося по воздуху. Учитывая, что это зависит от таких факторов, как влажность, давление и температура, ультразвуковые датчики не так точны, как LIDAR, особенно на больших расстояниях.
Мы использовали ультразвуковой датчик HC-SR04 в нашем проекте воздушных ворот на базе Arduino. Он обнаружит, когда дрон проходит рядом, и соответствующим образом изменит цвет. Идеально подходит для отработки навыков пилотирования!
Светодиодные инфракрасные датчики
Инфракрасные светодиодные датчики работают на основе светодиодов. Их максимальный диапазон довольно ограничен. Таким образом, они идеально подходят для измерения очень коротких расстояний. Отличным примером может служить 3D-печать, где светодиодный датчик используется для измерения (и компенсации) незначительных изменений расстояния между поверхностью печати и печатающей головкой.
Бесконтактные датчики на эффекте Холла
Датчики на эффекте Холла выдают напряжение в зависимости от окружающего магнитного поля, используя принцип, открытый Эдвином Холлом в конце 19 века. Датчики Холла широко распространены в некоторых типах переключателей, которые имеют крошечный магнит, встроенный в нижнюю часть ключа.
Одним из преимуществ датчиков Холла является то, что они не требуют физического контакта между частями переключателя. Это значительно снижает механический износ.По этой причине вы можете найти датчики Холла во многих приложениях, от концевых выключателей в 3D-принтерах до велосипедных спидометров.
Если вы хотите разобраться с датчиками Холла и их возможностями, обязательно ознакомьтесь с нашей подарочной коробкой с эффектом Холла.
Как выбрать датчик расстояния
Применение
В первую очередь следует подумать о том, где будет использоваться компонент. Здесь есть значительный потенциал для перебора; вам не нужен лидар, чтобы знать, когда кто-то прошел через дверь.
Точность
Лидары и ИК-светодиоды обеспечивают превосходную точность на большом и очень близком расстоянии соответственно.
Диапазон/Расстояние
Светодиоды и датчики Холла хороши для коротких расстояний. Если вы хотите провести измерения во всей комнате, вероятно, подойдет ультразвуковой датчик или датчик LIDAR.
Занимаемая площадь
Средний лидар больше, чем Arduino, и, таким образом, плохо подходит для очень компактных проектов, где процветают светодиоды и датчики на эффекте Холла.
Энергопотребление
Ультразвуковые датчики и датчики Холла являются самыми энергоэффективными из перечисленных здесь, а датчики LIDAR — наименее.
MEMS
Итак, температура и расстояние более или менее очевидны. Но что такое МЭМС? Ну, это аббревиатура, расшифровывающаяся как Micro-ElectroMechanical System. Он охватывает крошечные, изготовленные машины, некоторые из которых меньше микрона в ширину. Эти машины составляют основу акселерометров, гироскопов и магнитометров, которые позволяют вашему телефону, например, понять, сколько шагов вы сделали за определенный день.
Как они устроены?
При производстве устройств МЭМС используются те же методы изготовления, которые широко используются при производстве интегральных схем. Таким образом, они могут быть изготовлены эффективно и дешево. Существует два подхода к «микрообработке», с помощью которой изготавливаются устройства МЭМС: объемный и поверхностный. Первый представляет собой субтрактивный метод, который включает постепенное удаление слоев материала с поверхности с помощью химического или лазерного травления. Последний, тем временем, является аддитивным — с крошечными слоями материала, построенными слоями, как в стереолитографическом 3D-принтере.
Акселерометры
Акселерометры измеряют силы ускорения. Эти силы могут быть статическими, как постоянная сила тяжести, или динамическими, например, вызванными движением устройства.
Существует несколько способов создания акселерометра, но каждый из них включает в себя микромеханические структуры, которые движутся под действием силы и тем самым вызывают изменение электрических свойств устройства. Многие поставляются с крошечным пьезоэлектрическим кристаллом внутри, который при резком движении создает измеримое напряжение.Другие поставляются с миниатюрными структурами, которые вместе несут емкость, которая изменяется по мере того, как одна из этих структур перемещается относительно другой.
Более важным, чем то, что происходит внутри акселерометра, является его выходной сигнал. Здесь вы найдете значительное разнообразие; некоторые акселерометры обмениваются данными в цифровом виде, в то время как другие выдают переменное аналоговое напряжение. Arduino и Raspberry Pi могут читать оба, но цифровой акселерометр освободит вычислительные ресурсы, так как ему не потребуется регулярный опрос с помощью команды AnalogRead().
В настоящее время большинство акселерометров измеряют усилия по трем осям и могут различаться по чувствительности и максимальным колебаниям. При создании нашего проекта «Arduino Pet» мы использовали трехосную плату акселерометра SparkFun. Питомец будет издавать звуковые сигналы в стиле R2D2 всякий раз, когда он меняет свое ощущение движения. Все, что вам нужно сделать, это перетащить его на конец провода.
Мы также использовали акселерометр в нашем проекте аниматронного хвоста, в частности, комбинированный трехосевой акселерометр и гироскоп, опять же от Sparkfun.
Говоря о гироскопах…
Гироскопические датчики
Гироскопический датчик выполняет ту же функцию, что и акселерометр, за исключением того, что он предназначен для определения изменений угловой скорости. Вы найдете их на колесах автомобилей, внутри контроллеров видеоигр и в оборудовании для коррекции дрожания в высококачественной камере. Они, как правило, работают, используя серию рук, которые изгибаются друг к другу и отдаляются друг от друга при вращении устройства.
Гироскопические датчики могут измерять угловую скорость, и эту информацию можно использовать для расчета самих углов за более длительный период времени.Они также могут функционировать как датчик вибрации и использоваться, например, для измерения (и корректировки) крошечного движения подключенного двигателя. Если вы строите роботов или вам нужно измерять точные входные данные из физического мира, то вы определенно будете использовать гироскопический датчик. Как и акселерометры, они имеют ряд выходных сигналов и чувствительности, поэтому вам нужно выбрать тот, который лучше всего соответствует вашему проекту.
Магнитометр
Магнитометр измеряет магнитные поля по трем осям относительно магнитного поля Земли.Например, они используются в цифровых компасе. Хотя существуют и другие доступные технологии, подавляющее большинство современных магнитометров работают по описанному нами принципу эффекта Холла.
Хотя вы можете найти каждый из датчиков MEMS как отдельный датчик, обычно их можно найти в комбинации из 2 или даже 3. Например: MPU6050, который мы использовали в нашем проекте аниматронного хвоста, включает в себя как акселерометр, так и гироскоп.
Как правильно выбрать МЭМС-датчик?
МЭМС отличаются от других типов датчиков, которые мы здесь упомянули, поскольку они определяются тем, как они сделаны, а не тем, что они измеряют.Невозможно напрямую сравнивать акселерометры, гироскопы и магнитометры, поскольку каждый из них служит определенной цели. Что мы можем сравнить, так это различные типы акселерометров, гироскопов и магнитометров: например, акселерометры постоянного и переменного тока. Это немного выходит за рамки данной статьи, но мы можем просто вернуться к этой теме в следующей записи!
Датчики цвета/света
Спектр света намного шире видимой части. Мы измеряем свет по частоте или длине волны: мы воспринимаем разные частоты как разные цвета:
Мы можем рассчитать частоту данного луча света, используя приведенное ниже уравнение.Частоты выше или ниже видимого спектра известны как инфракрасные или ультрафиолетовые. Таким образом, светочувствительное оборудование — это нечто большее, чем просто воспроизведение человеческого глаза в цифровой форме. Если вы хотите обнаружить информацию, отправляемую через инфракрасный пульт дистанционного управления, вам понадобится инфракрасный датчик.
Для измерения различных частей спектра вам понадобятся разные датчики, реагирующие на частоту света, которую вы хотите измерить.
LDR
Простейшая форма светочувствительного датчика — светозависимый резистор, или LDR (или фоторезистор).Сопротивление LDR падает при воздействии света по сравнению со значением сопротивления, измеренным в темноте. Другими словами, измерение, полученное из LDR, представляет собой измерение сопротивления, а не самого света. Мы использовали и LDR в нашем механическом подсолнухе, чьи лепестки, напечатанные на 3D-принтере, раскрываются всякий раз, когда восходит солнце.
Датчик освещенности RGB
Датчик освещенности RGB испускает чистый белый свет и измеряет длину волны отражения. Ответ отправляется через три отдельных фильтра, так что красная, синяя и зеленая составляющие превращаются в ток, который, в свою очередь, передается на Arduino через цифровую последовательную связь.
Световые датчики составляют основу ПЗС-сенсора, используемого в цифровых камерах, но они также чрезвычайно полезны в промышленных сортировочных машинах, где они используются для молниеносной фильтрации производственных дефектов на производственных линиях. Но они также отлично подходят для домашнего использования. Например, мы собрали схему на основе Arduino для определения цвета кофейной капсулы и отображения соответствующей информации на ЖК-экране. И как только вы заработаете, вы сможете применить ту же схему к целому ряду других решений.
Как выбрать датчик освещенности
Спектр (ИК, определенный цвет, окружающий свет)
Комплексная информация, выдаваемая датчиком RGB, позволяет определить определенную комбинацию цветов. Напротив, фоторезистор будет просто изменяться в зависимости от общего входящего света.
Температурная чувствительность
Учитывая, что сопротивление LDR меняется при повышении и понижении температуры, они плохо подходят для ситуаций, когда температура будет колебаться.
Частота обновления
LDR может отреагировать на небольшое изменение освещенности за несколько миллисекунд, но при переходе от полного освещения к полной темноте или наоборот для полной регистрации изменения может потребоваться секунда или больше. Датчики RGB сравнительно быстры.
Датчики прикосновения/силы
Датчики силы и прикосновения преобразуют физическую силу в электрические сигналы. Как и другие датчики, о которых мы упоминали, они бывают нескольких разновидностей, каждая из которых подходит для своего применения.Датчики, чувствительные к силе, находятся во многих устройствах, таких как мобильные телефоны, цифровые весы, а также в вашем автомобиле, как часть системы срабатывания подушек безопасности.
Сенсорные экраны
Самый очевидный тип чувствительного к силе датчика — это тот, который большинство из нас носит с собой каждый день в кармане: сенсорный экран на наших мобильных телефонах. Сенсорные экраны бывают двух видов: резистивные и емкостные.
Резистивные сенсорные экраны изготовлены из слоев проводящего материала, устроенного таким образом, чтобы обнаруживать наличие и местонахождение давления в данный момент.Они способны реагировать даже на очень небольшое давление практически любого объекта, но они не так быстро обновляются, как емкостный сенсорный экран на вашем телефоне.
Емкостные сенсорные экраны устроены иначе, и их работа зависит от проводящих свойств человеческого пальца. Лист прозрачного проводника помещается за лист изолятора, как стекло. Когда палец прижимается к последнему, это вызывает изменение электростатического поля первого.Эту информацию можно использовать (с помощью программного обеспечения), чтобы быстро определить, где находится палец. Даже если на емкостном сенсорном устройстве есть несколько одновременных контактов, компьютер сможет определить, где они находятся.
FSRs
Резистор, чувствительный к силе, представляет собой разновидность механического датчика давления, изготовленного из проводящего отпечатка, состоящего из зигзагообразных узких дорожек, расположенных чуть ниже проводящей пленки. По мере приложения давления они сближаются друг с другом, и ток может легче проходить через них.Вы даже можете сделать свои собственные FSR, используя кусок токопроводящей губки. Раздавите его, и пространство внутри сожмется, позволяя току течь легче.
FSR очень дешевы. Обычно вы можете купить его всего за несколько долларов. Однако они не очень точны и поэтому плохо подходят для электронных весов и другого подобного оборудования.
Но для некоторых приложений с датчиками давления эти дополнительные функции не нужны. Мы использовали FSR в нашем проекте ко дню Святого Патрика, «измерителе пыхтения».Он сочетает в себе FSR с подставкой для измерения веса пинты Гиннесса, запуская таймер, когда пинта снята с подставки, и останавливая его, когда пинта ставится обратно.
Весоизмерительная ячейка
Тензодатчики работают совсем иначе, чем чувствительные к силе сопротивления, но они используют тот же основной принцип. Когда плотно упакованная область зигзагообразной проводки сжимается, сопротивление уменьшается. Сам «тензодатчик» представляет собой зигзагообразный рисунок, напечатанный на гибкой подложке.При приложении силы он становится более проводящим. Типичный тензометрический выключатель нагрузки включает в себя четыре таких устройства, для каждого из которых берется среднее значение. Таким образом, точность большинства тензодатчиков составляет 0,1%, что очень выгодно по сравнению с их аналогами FSR. Существуют и другие разновидности тензодатчиков, в том числе гидравлические и пневматические, но благодаря более низкой себестоимости производства тензометрические датчики составляют все большее число доступных тензодатчиков.
Тензодатчики любого типа имеют свои недостатки.Они, как правило, громоздкие и дорогие, и они могут быть ненадежными, если их перегружать, неправильно монтировать или подвергать воздействию коррозионной среды. Это резко контрастирует с FSR, которые немного более надежны.
Мы использовали этот компонент в нашей первоапрельской «Злой вазе с фруктами», которая визжит в агонии (или воспроизводит любой звук, который вы решите загрузить) каждый раз, когда из нее вынимается фрукт. Именно точность тензодатчика позволяет это делать стабильно — он достаточно точен, чтобы обнаруживать разницу, когда один банан вынимается из полностью загруженной вазы с фруктами.
Как выбрать датчик прикосновения/силы
Точность
Тензодатчики являются наиболее точным типом датчика силы. в то время как FSR являются наименьшими.
Максимальное/минимальное усилие
Тензодатчик также может выдерживать гораздо большие перепады давления, чем любой другой тип датчика силы. Более дорогие точно могут весить до ста килограммов и более.
Интерфейс
Резистивный сенсорный экран с возможностью цифрового подключения обеспечивает самый простой интерфейс среди перечисленных нами датчиков.
Занимаемая площадь
Занимаемая площадь резистора, чувствительного к силе, может быть действительно очень маленькой, и они также абсолютно плоские. Напротив, тензодатчик чрезвычайно громоздкий и, следовательно, не подходит для большинства приложений бытовой электроники.
Заключение
Надеюсь, вы уже получили представление о доступных датчиках Arduino и о том, что делает каждый из них. Есть еще много деталей, которые нужно изучить, и есть много информации о каждом из датчиков, которые мы упомянули.Если вы хотите попытаться разобраться с любым из них, то почему бы не начать с составления некоторых примеров проектов, на которые мы ссылались?
Использование, стоимость и способы подключения — Чип проводной
Эффективное использование датчиков лежит в основе многих проектов Arduino. Использование Arduino для робототехники, Интернета вещей, подключения к облаку и интеллектуальных устройств зависит от наличия датчиков, подключенных к Arduino.
Этот окончательный список датчиков Arduino предназначен для того, чтобы дать вам представление о разнообразии доступных датчиков, а также о типичных затратах и способах подключения датчиков к Arduino.Я написал это руководство как обзор, чтобы вдохновить; ознакомьтесь со ссылками на примеры датчиков, чтобы получить более подробную техническую информацию о том, как создавать схемы, которые работают с каждым датчиком.
Датчики, подходящие для Arduino, обычно стоят от 4 до 30 долларов . Большинство датчиков для использования в проектах Arduino можно приобрести менее чем за 10 долларов. Датчики для использования в проектах Arduino обычно менее точны, чем те, которые могут использоваться в промышленных приложениях. Хотя более дорогие датчики могут работать с Arduino, их использование, как правило, более узкое, чем то, что я нашел полезным для людей, работающих с проектами Arduino дома.
ДатчикиArduino обычно используются для:
- Сбор данных для анализа и хранения (например, в облаке)
- Сбор данных для обратной связи для управления
Большинство датчиков подключаются к аналоговому входному контакту Arduino, и их данные можно считать, прочитав этот контакт. Некоторые датчики также предлагают цифровой интерфейс, который можно подключить к библиотекам Arduino SPI, UART или I2C.
Сбор данных также является способом заработка с помощью Arduino .Я рассказал об этом в своем недавнем руководстве о том, как вы можете зарабатывать деньги с помощью Arduino. Если вам это интересно, загляните сюда: chipwired.com/make-money-with-arduino/
Arduino собирает данные с датчиков и может загружать их в облакоВлажность почвы
Датчик влажности почвы используется для измерения влажности почвы вокруг растений. Датчик имеет два зонда, которые вставляются в почву. Через датчики проходит ток, чтобы дать датчику измерение сопротивления между двумя датчиками: большее сопротивление означает более сухую почву.
Типичная стоимость датчика влажности почвы: $4 – $5 . Пример датчика влажности почвы можно найти здесь.
Датчики влажности почвыобычно подключаются к аналоговому выводу на Arduino.
Воздушный поток
Датчики расхода воздухаопределяют скорость прохождения воздуха через датчик, обычно измеряемую в литрах в минуту. Эти датчики обычно работают, измеряя изменение температуры на поверхности из-за потока воздуха над этой поверхностью.Они также могут работать с помощью лазеров.
Датчики расхода воздуха— это большой бизнес, поскольку они могут использоваться в промышленных условиях, горнодобывающей промышленности, автомобилестроении и критических областях безопасности (например, в самолетах). Их также можно использовать для определения скорости (хотя я считаю, что вращение колеса — см. ниже датчик Холла — лучший способ измерения скорости для проекта Arduino).
Доступны аналоговые датчики расхода воздуха, выходное напряжение соответствует расходу воздуха.
Стандартная стоимость: $80 – $1000+ .Стоимость зависит от ожидаемой скорости воздушного потока (очень медленно и очень быстро дорого) и точности, с которой вам нужно измерить скорость. Пример можно найти здесь.
Цвет
Датчики цветаобнаруживают видимый цвет объекта, как правило, как сочетание интенсивностей красного, зеленого и синего. Это соответствует тому, как компьютер сохраняет цвет как комбинацию красного, зеленого и синего (RGB).
Датчики цвета используются в:
- Сортировка объектов, представьте себе цветные метки, прикрепленные к объектам, и ваш Arduino может их сортировать,
- Определение цвета краски, сравнение цветов краски между стенами (я учился с кем-то, кто превратил это в бизнес),
- Определение окружающего света ,
- Робототехника.
Датчики цвета работают на основе набора фотодетекторов с красными, зелеными и синими фильтрами. Это похоже на то, как работает цифровая камера. Датчик цвета обычно выдает интенсивность каждого из этих цветов в виде цифрового или аналогового сигнала, который может быть прочитан Arduino.
Типичная стоимость датчиков цвета: 5–10 долларов США . Пример можно найти здесь. Зарабатывая деньги с помощью руководства по Arduino, я также рассказываю о том, как кто-то, с кем я учился, превратил датчик цвета в продукт, который они продают; если вам интересно прочитать это руководство, ознакомьтесь с ним здесь: chipwired.com/заработать-с-arduino/
Подключение датчика цвета к Arduino обычно осуществляется с помощью одного из цифровых входов. Некоторые датчики цвета могут давать аналоговый выход, и в этом случае его можно измерить, чтобы определить интенсивность цвета, соответствующего этому контакту.
Магнитное поле (эффект Холла)
Датчики Холлаобнаруживают магнитные поля с помощью эффекта Холла. Эффект Холла — это когда напряжение реализуется на электрическом проводнике по отношению к току, протекающему через проводник, и существующему магнитному полю.
Датчики Холлаподходят для измерения:
- Мощность, так как при использовании датчика Холла не нужно включать цепь,
- Вращение колеса — поместите магнит на колесо, затем измерьте, как часто магнит проходит мимо датчика Холла,
- Обнаружение через воздушный зазор — иногда может быть важно разделить цепи воздушным зазором, эффект Холла может быть одним из способов прохождения через этот воздушный зазор.
Стандартная стоимость: 2–50 долларов США .Пример датчика Холла можно найти здесь.
Большинство датчиков Холла подключаются к аналоговому выводу на Arduino.
Наклон
Датчик наклона определяет, что доска, к которой он прикреплен, не стоит вертикально. Это может быть полезно для определения того, что что-то неустойчиво или упало.
Датчики наклонаобычно работают за счет небольшого металлического шарика внутри корпуса. Если датчик наклонить, шарик скатится с металлических контактов, разорвав цепь и указав, что плата больше не находится в вертикальном положении.
Инклинометр может измерять угол наклона, используя влияние гравитации на крошечную массу, подвешенную внутри датчика.
Стандартная стоимость: 2–200 долларов США . Простой датчик наклона, который только определяет, находится ли доска в вертикальном положении, можно купить всего за 2 доллара; более сложный инклинометр может стоить сотни долларов. Пример датчика наклона можно найти здесь.
Датчики наклонаобычно подключаются к цифровому контакту, а инклинометры могут быть цифровыми или аналоговыми.
Температура
Датчики температурыиспользуют разницу в электрическом поведении металлов при разных температурах для преобразования температуры в напряжение. В датчике температуры два разных типа металлов расположены близко друг к другу. Между этими металлами возникнет разность потенциалов; эта разность напряжений изменяется с температурой.
Инфракрасные датчики температуры представляют собой альтернативную технологию, которая измеряет частоту света, исходящего от объекта.
Датчики температурыполезны для измерения температуры в помещении или пространстве или температуры объекта. Примеры проектов Arduino, в которых используются датчики температуры, включают:
.- Погодная станция
- Устройство мониторинга (для включения охлаждения, если что-то становится слишком горячим)
- Домашняя автоматика
Типичная стоимость датчиков температуры: 2–7 долларов . Это диапазон, который я ожидал бы заплатить за датчик температуры Arduino. Пример такого датчика можно найти здесь.
Аналоговый контакт на Arduino обычно используется для подключения датчика температуры. Некоторые датчики также выводят цифровой сигнал.
Влажность
Датчики влажности измеряют влажность воздуха. Наиболее распространенные датчики влажности, которые я видел, измеряют влажность с использованием емкостных или резистивных средств. Емкостный подает напряжение на один из двух электродов, между которыми есть соединение, значение емкости изменяется в зависимости от влажности.Резистивный использует специальный тип резистора, который становится более или менее резистивным в зависимости от влажности.
Типичная стоимость датчиков влажности: 4–5 долларов США . Пример датчика влажности можно найти здесь.
Обычные датчики влажности подключаются к цифровому контакту на Arduino.
Углекислый газ
Датчики углекислого газа измеряют количество углекислого газа в воздухе вокруг датчика. Измерение содержания углекислого газа в воздухе полезно для понимания качества воздуха и источников углекислого газа в закрытом помещении (например, в помещении).грамм. комната).
Эти датчики обычно работают, излучая и измеряя определенные частоты инфракрасного света, когда он проходит через воздух (внутри датчика).
Типичная стоимость датчиков углекислого газа: 80–1000 долларов США . Датчики углекислого газа обычно используются в промышленности, поэтому они такие дорогие. Пример того, что может работать с Arduino, можно найти здесь.
Пример датчика, который я связал, использует протокол цифровой связи UART, он совместим с Arduino (либо встроенным, либо через экран).Другие датчики углекислого газа могут подключаться к аналоговому контакту и выдавать напряжение, которое зависит от концентрации углекислого газа.
Пыль
Датчики пылииспользуются для измерения количества пыли в вдыхаемом воздухе. Это может быть полезно для измерения качества воздуха в помещении и того, насколько хорошо воздухоочистители, очистители или кондиционеры работают над уменьшением пыли. Датчики пыли также могут использоваться в качестве альтернативного типа детектора дыма.
Датчики пылиобычно излучают инфракрасный свет через часть воздуха и обнаруживают помехи в свете.Чем меньше света проникает на другой конец, тем больше пыли (или дыма) в воздухе.
Типичная стоимость датчиков пыли: 10–50 долл. США . Пример датчика пыли, нажмите здесь.
Arduino может получать информацию от датчика пыли, используя протокол цифровой связи, такой как SPI или I2C.
Пламя
Датчики пламенипредлагают альтернативный способ обнаружения возгорания. Датчики пламени работают, обнаруживая свет, тепло, дым или их комбинацию, возникающие при возгорании.Свет воспринимается обычно в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазоне. Также можно обнаружить огонь с помощью видеокамер и искусственного интеллекта.
Типичная стоимость датчиков пламени: 2–100 долл. США . Более дешевые датчики могут предлагать только один датчик и выдавать предупреждение только при пожаре. Более дорогие датчики могут выдавать больше информации о пожаре.
Arduino может иметь датчик пламени, подключенный с помощью цифрового или аналогового контакта.
Давление воздуха
Датчики давления воздухаизмеряют давление воздуха в непосредственной близости от датчика.Датчики атмосферного давления также могут называться высотомерами (для измерения высоты) или барометрическими датчиками (строго атмосферного давления).
Часто барометрический датчик и датчик температуры могут быть объединены для обеспечения функции альтиметра (т. е. для определения высоты).
Стандартная стоимость: 20–40 долларов США . Более дешевые датчики измеряют только атмосферное давление, в то время как более дорогие датчики включают выход высоты.
Датчики атмосферного давленияобычно подключаются к аналоговому контакту, однако датчики, которые включают выход высоты, часто могут иметь цифровой интерфейс, такой как SPI (который поддерживает Arduino).
Ультрафиолетовый свет
Датчики ультрафиолетового излученияпредназначены для обнаружения света в спектрах UVB и UVA (например, длина волны света 240–370 нм). Датчики УФ-излучения могут использоваться для обнаружения пожара, воздействия солнечного света и в медицинских целях.
Стандартная стоимость: 13–400 долларов США . Пример УФ-датчика можно найти здесь.
Более дешевые датчики имеют аналоговый выход, который подключается к аналоговому выводу на Arduino. Более дорогие датчики имеют цифровые интерфейсы, которые могут подключаться к Arduino с помощью SPI или UART.
Сила
Простые датчики силы обнаруживают, когда сила прикладывается к области датчика. Эта сила может быть приложена человеческим прикосновением или объектом, прижимающимся к датчику. Датчики силы также можно использовать в качестве датчика касания типа (подробнее см. ниже).
Датчики силы работают за счет увеличения сопротивления датчика при воздействии на него давления. Это аналоговый вход, который можно подключить к аналоговому выводу Arduino.
Типичная стоимость датчиков силы: 5–15 долл. США .Пример датчика силы можно найти здесь.
Arduino может получать информацию от датчика силы с помощью аналогового контакта.
Сенсорный
Датчики касания обнаруживают, когда что-то касается датчика.
Датчики касания отличаются от датчиков силы тем, что:
- Сенсорные датчики обычно не требуют большого усилия для регистрации прикосновения,
- Сенсорные датчики обычно не могут измерить величину приложенной силы.
Сенсор касания измеряет емкость сенсора, которая изменяется, когда к нему прикасаются.Они похожи на экран мобильного телефона, хотя сенсорные датчики, которые работают с Arduino, намного проще и дешевле.
Типичная стоимость сенсорных датчиков: 5–10 долларов США . Пример сенсорного датчика для использования с Arduino можно найти здесь.
Более дешевые сенсорные датчики выдают аналоговое напряжение, которое можно подключить к аналоговому выводу на Arduino.
Близость
Датчик приближения определяет, когда соответствующая пластина находится близко (в непосредственной близости) от датчика.У меня есть датчик приближения в дверной защелке. Замок использует датчик приближения, чтобы определить, когда дверь закрыта, таким образом зная, когда повернуть засов, чтобы запереть дверь.
Если вы хотите определить, когда человек или объект находится близко (в непосредственной близости) от датчика, проверьте датчики движения и расстояния ниже.
Типичная стоимость датчика приближения: 5–10 долл. США . Пример того, который работает с Arduino, можно найти здесь.
Эти датчики приближения работают аналогично реле, поэтому они могут подключаться к выходу вашего Arduino, а затем считывать данные через вход (или подключаться к источнику питания и считывать данные через аналоговый контакт).
Стрейч
Датчик растяжения — это инструмент, используемый для измерения величины приложенной к нему силы растяжения. Подумайте о резиновом шнуре, за который вы можете тянуть, а выходной сигнал датчика будет величиной силы, которую вы приложили при натяжении.
Датчики растяженияобычно представляют собой токопроводящий резиновый шнур, сопротивление которого меняется при растяжении. Поскольку сопротивление варьируется, проходящий через него электрический ток может определить степень натяжения шнура.
Типичная стоимость датчика растяжения: 5–15 долларов США для непромышленного использования.Пример для Arduino можно найти здесь.
Из-за настраиваемой длины датчик растяжения необходимо использовать в другой цепи (например, в делителе напряжения), прежде чем подключать его к аналоговому входу Arduino (чтобы Arduino могла измерять напряжение). В приведенном выше примере есть руководство о том, как это сделать.
Гибкий
Датчик изгиба измеряет степень изгиба или изгиба материала датчика. Датчики гибкости могут быть полезны при разработке электронных перчаток, робототехники или в производственных условиях.
Датчики изгибаработают, увеличивая или уменьшая сопротивление материала пропорционально степени изгиба или изгиба материала.
Типичная стоимость гибкого датчика: 15–25 долл. США . Пример можно найти здесь.
Необходимо измерить падение напряжения на датчике изгиба, аналогично датчику растяжения. Это означает, что он должен быть подключен через другую схему (например, делитель напряжения) перед подключением к аналоговому выводу Arduino.
Крутящий момент
Датчики крутящего моментаизмеряют величину прилагаемой вращательной силы.В основном есть два типа датчиков крутящего момента:
- Датчики крутящего момента , которые вращаются на одной линии с валом и используются для двигателей, моторов и подобных вращающихся валов; и
- Датчики реактивного крутящего момента , которые фиксируются на месте и измеряют крутящий момент относительно него.
Датчики крутящего момента работают на основе материала, электрическое сопротивление которого увеличивается при растяжении и уменьшается при сжатии.Датчик измеряет это увеличение и уменьшение сопротивления.
Типичная стоимость датчиков крутящего момента составляет от 15 до 1000 долларов США.
Более дешевые датчики крутящего момента обычно подключаются к аналоговому выводу на Arduino, тогда как более дорогие, скорее всего, предлагают цифровой интерфейс (например, SPI).
Напряжение
Датчики натяженияизмеряют натяжение куска проволоки, струны, ленты, пряжи, ремня или другого подобного объекта. Они используются в любой машине, где важно поддерживать натяжение этих соединителей.
Датчики натяжения работают за счет пьезоэлектрического элемента, установленного на гибкой балке. Луч передает натяжение проволоки, струны, ремня и т. д. на элемент, который генерирует выходное напряжение датчика.
Типичная стоимость датчиков натяжения: 10–100 долларов США.
Датчики натяженияобычно подключаются с использованием аналогового интерфейса, хотя, по-видимому, доступны и цифровые варианты (с использованием SPI).
Звук
Датчик звука определяет наличие и громкость звука.Он отличается от микрофона тем, что звуковой датчик может измерять интенсивность звука без привязки к частотному диапазону человеческого слуха. Это может быть особенно заметно на высоких и низких частотах.
Звуковые датчикитакже можно использовать для измерения расстояния до объекта (см. Датчик расстояния ниже).
Датчики звука по сути представляют собой микрофоны с другим профилем частотной характеристики. Они работают так же, как микрофоны, преобразуя вибрации в разницу напряжений.
Стандартная стоимость звукового датчика: $5 – $20 . Пример можно найти здесь.
Датчики звукаможно подключать к аналоговому входу на Arduino или к контактам цифровой связи, например SPI.
Ускорение
Датчик ускорения или акселерометр измеряет изменение скорости устройства. Акселерометры обычно используются для получения представления о скорости (измеряя, насколько ускорилось устройство, вы можете определить скорость) или о том, падает ли объект (полезно для защиты жесткого диска).
Изменение скорости можно измерить по нескольким направлениям, таким как вверх/вниз, влево/вправо, вперед/назад, а также наклон.
Акселерометрыобычно работают за счет небольшой подпружиненной поверхности, которую можно использовать для измерения силы при ускорении устройства.
Типичная стоимость акселерометров: 5–30 долл. США . Пример можно найти здесь.
Движение
Датчики движения обнаруживают движение в области, которую они отслеживают.Это может быть полезно для освещения или приборов, активируемых движением, камер, активируемых движением, охранной сигнализации и т. д. Движение может быть обнаружено в зоне луча или в комнате.
Датчики движенияобычно основаны на звуке (ультразвуковые) или на основе света (инфракрасные). Ультразвуковые датчики обычно лучше обнаруживают движение в определенной области, поскольку звуковой луч может быть довольно узким. Инфракрасные датчики движения могут обнаруживать движение в более широкой области, например в комнате, поскольку инфракрасный свет распространяется по области до того, как будет обнаружен; инфракрасные датчики имеют тенденцию к большему количеству «ложных срабатываний» при обнаружении движения.
Типичная стоимость датчиков движения: 5–10 долларов США . Ультразвуковые датчики немного дороже. Пример ультразвука здесь и инфракрасного здесь.
Подключение к Arduino обычно осуществляется с помощью аналогового контакта, для работы которого могут потребоваться другие компоненты схемы (например, резисторы).
Расстояние
Датчики расстояния измеряют расстояние от датчика до другого объекта. Их также можно использовать для измерения движения этого объекта. Датчики расстояния могут быть полезны для обеспечения того, чтобы роботы не сталкивались с другими объектами, для помощи при парковке автомобиля, а также в качестве универсального датчика приближения или движения.
Датчики расстояния обычно основаны на звуке (ультразвуковом) или свете (лазерном или инфракрасном). Датчик передает звук или свет, который отражается от объекта, прежде чем вернуться к датчику. Датчик может использовать характеристики обратной волны, чтобы определить, насколько далеко находится объект. Движение воспринимается, если это расстояние изменяется.
Стоимость датчиков расстояния варьируется от 5 до 30 долларов США для использования Arduino (они могут доходить до тысяч долларов за очень точные датчики дальнего расстояния).Более высокая точность и большее расстояние обычно обходятся дорого; Я не увидел большой разницы в ценовом диапазоне между световыми и звуковыми датчиками. Пример датчика расстояния на основе света можно найти здесь, а датчика на основе звука — здесь.
Подключение к Arduino обычно осуществляется через аналоговый контакт, при этом напряжение пропорционально измеренному расстоянию.
Вибрация
Датчики вибрации определяют, насколько сила изменяется на датчике из-за вибрации.Вибрация часто может повредить машины и электронику (и даже людей), а датчики вибрации являются важным инструментом для определения того, когда эта вибрация становится слишком сильной.
Датчики вибрацииработают за счет тонкой пьезоэлектрической пленки, которая генерирует напряжение при вибрации.
Типичная стоимость датчиков вибрации составляет от 5 до 20 долларов США. для использования с Arduino (датчики вибрации для промышленного использования могут стоить тысячи долларов). Пример датчика вибрации, подходящего для Arduino, можно найти здесь.
Датчики вибрацииобычно выдают аналоговый сигнал напряжения, соответствующий интенсивности вибрации. Датчик можно подключить к аналоговому выводу на Arduino, однако может потребоваться дополнительная схема (например, делитель напряжения).
Однажды Крис изучил целый университетский предмет под названием «Принципы и применение сенсоров». Несмотря на то, что он был частью степени инженера-электрика, этот предмет велся на факультете физики.
Как работают различные датчики Arduino?
Одна из замечательных особенностей Arduino — расширяемость платформы.На рынке доступны десятки различных датчиков, каждый из которых имеет уникальную функцию, позволяющую реализовать все ваши проектные идеи.
Понимание различных доступных датчиков и их приложений на самом деле является одной из самых важных областей, на которых вы можете сосредоточиться как любитель Arduino.
Если вы серьезно относитесь к этому, вы все равно столкнетесь с большинством этих датчиков, проводя базовые начальные эксперименты.Но хорошо иметь представление о том, что именно они делают, и как их можно комбинировать для достижения наилучших результатов.
Основные понятия
Плата Arduino сама по себе бесполезна. Вы можете загружать в него небольшие программы и заставлять их выполнять основные операции, но аппаратное обеспечение довольно ограничено для любых реальных вычислительных целей (по крайней мере, по сравнению с альтернативными предложениями на рынке, такими как более дешевые модели Raspberry Pi).
Истинная мощь платформы заключается в различных датчиках и других модулях, которые можно прикрепить к базовой плате. С помощью всего нескольких перемычек и нескольких строк кода вы можете получить базовую настройку, которая отслеживает конкретное свойство и выводит соответствующие данные через Arduino.
Датчикибывают разных форм и размеров, и некоторые из них предназначены для комбинирования с другими для полного эффекта. Однако большинство из них можно использовать сами по себе, а в некоторых случаях вы даже сможете подключить их в автономные схемы, даже не нуждаясь в контроллере Arduino.
Связанный: Отличные проекты Arduino для начинающих
Описание популярных датчиков
Давайте рассмотрим некоторые из самых популярных датчиков, с которыми вы столкнетесь, и посмотрим, как они работают внутри.
Датчик освещенности
Датчик освещенности, как следует из названия, может использоваться для обнаружения изменений уровня окружающего освещения. Это может быть полезно для управления освещением в различных условиях.Например, выключение света в вашем доме, когда на улице темнеет, или регулировка интенсивности нагревательных ламп при выращивании растений.
Большинство датчиков света Arduino реализуются через базовый датчик света LDR (Low Dynamic Range), что дает им более низкую чувствительность по сравнению с более продвинутыми модулями, такими как фотодиоды и резисторы. Тем не менее, базовый датчик света LDR должен обеспечивать достаточную чувствительность для большинства хобби-проектов.
Датчик температуры
Датчики температурыобычно оснащаются термисторами NTC (отрицательный температурный коэффициент) или PCT (положительный температурный коэффициент).
Единственная разница с точки зрения пользователя заключается в том, как следует интерпретировать выходные значения. Некоторые датчики могут иметь внутренний преобразователь, который обрабатывает эту часть за вас, пытаясь стандартизировать выходные данные большинства датчиков температуры на рынке.
Датчик влажности
Датчики влажности часто встраиваются в датчики температуры, при этом оба датчика предлагаются в виде парного блока. Их можно найти и как самостоятельные устройства.Большинство датчиков влажности Arduino являются емкостными, то есть они измеряют изменения влажности через тонкую полоску материала, которая изменяет свою емкость относительно влажности окружающей среды.
Датчик движения
Название датчика движения несколько вводит в заблуждение. На самом деле они не обнаруживают никакого движения, а скорее изменения уровня инфракрасного излучения окружающей среды.
Инфракрасное излучение излучают практически все и все, и люди особенно «горячи» в этом отношении из-за более высокой температуры тела по сравнению с окружающей средой.Из-за этого, когда человек входит в зону действия датчика движения, его присутствие обнаруживается, но датчик никогда не измерял фактическое движение.
Датчик приближения
Большинство датчиков приближения для Arduino основаны на классической инфракрасной конструкции. Датчик излучает лучи инфракрасного света, направленные прямо вперед, которые затем отражаются от любых поверхностей, с которыми сталкиваются.
Датчик обнаруживает возвращающиеся лучи и измеряет разницу во времени между испусканием луча и получением его обратно.Таким образом, он может оценить расстояние, пройденное лучами, с большой точностью и без большого потребления энергии.
Акселерометр
Акселерометры используются для измерения изменений ускорения, которые можно использовать для определения изменений положения и скорости. Обычно они реализуются небольшим кристаллом рядом с предметом определенной массы, соединенным с очень чувствительной легкой пружиной.
Любое движение всей установки заставляет массу смещаться, оказывая давление на кристалл.Затем кристалл может преобразовывать изменения давления в электрические сигналы, показывающие, какое ускорение в данный момент прикладывается к телу.
Связанный: Что такое Arduino? Что ты можешь сделать с этим? Объяснение
Когда более дорогая версия имеет смысл?
Некоторые датчики имеют более дорогие аналоги. Для простого проекта «сделай сам» вам обычно подойдет более дешевая версия каждого датчика, который вам нужен. Это особенно верно на этапе прототипирования, когда вы обычно соединяете все вместе с помощью перемычек и не особо заботитесь об оптимизации пространства или энергопотребления.
Но по мере того, как вы приближаетесь к завершению своего проекта, вы, возможно, захотите изучить более совершенные и надежные датчики. Некоторые из них могут сделать ваше устройство более энергоэффективным (что может иметь огромное значение для установок с питанием от батареи), в то время как другие могут повысить уровень точности получаемых вами измерений.
Одна из проблем, с которой вы можете столкнуться при переходе с менее дорогих датчиков на более дорогие, заключается в том, что это может привести к аннулированию первоначальных калибровок устройства.Если вы выполнили все калибровки на менее точном датчике, вам, возможно, придется настроить некоторые параметры при переходе на более продвинутые версии. В этом случае, возможно, имеет смысл начать с более точного датчика.
Что нужно помнить о проектах «сделай сам»
Иногда вы можете реализовать свои собственные датчики из нужных деталей. Но вы должны помнить, что часть цены, которую вы платите за готовый дом, идет не только на основные материалы и строительные работы.
Вы также инвестируете в то, что было тщательно протестировано и откалибровано, и вы будете знать, что можете положиться на предоставляемые им измерения (в определенном диапазоне точности). Хотя вы можете гарантировать то же самое своим коллегам, может потребоваться гораздо больше времени и усилий, чтобы довести их до этого состояния.
10 лучших MIDI-проектов Arduino для начинающихСоздавайте музыку с помощью Arduino, подключив его к одному из этих DIY MIDI-инструментов.
Читать Далее
Об авторе Стефан Ионеску (опубликовано 35 статей)Стефан — писатель со страстью к новому.Первоначально он получил диплом инженера-геолога, но вместо этого решил заняться внештатным писательским трудом.
Более От Стефана ИонескуПодпишитесь на нашу рассылку
Подпишитесь на нашу рассылку технических советов, обзоров, бесплатных электронных книг и эксклюзивных предложений!
Нажмите здесь, чтобы подписаться
Создание базового емкостного датчика для платы Arduino с помощью электрической боли – Голый токопроводящий
Добавьте в свой проект простое сенсорное и близкое взаимодействие
Емкостное распознавание — отличный способ создания сенсорных и дистанционных интерфейсов, которые легко интегрировать в самые разные проекты.
Емкостный датчик обнаруживает изменения в локальном электрическом поле. Эти изменения обнаруживаются как событие касания и могут быть сопоставлены в программном обеспечении с бесконечными функциями.
Мы такие большие поклонники емкостных датчиков, что сделали нашу сенсорную панель, которая делает емкостные датчики с помощью Electric Paint супер простыми и сверхнадежными.
Но для создания простого емкостного датчика сенсорная панель не нужна. Все, что вам нужно, это подушечка Electric Paint, Arduino и резистор. При правильной конструкции этот датчик может обнаруживать присутствие человека на расстоянии до 300 мм и может работать за любым непроводящим материалом, таким как стекло, дерево, пластик и т. д.Изменяя значение резистора и размер площадки Electric Paint, вы можете создать либо сенсорный датчик, либо переменный датчик приближения.
Благодарность за библиотеку CapSense принадлежит Полу Бэджеру. Спасибо за то, что это так легко реализовать. Мы просто немного изменили его :).
Нам нравится, когда вы делитесь своими проектами! Опубликуйте свой проект в Instagram, YouTube или Twitter и обязательно отметьте @bareconductive или используйте #bareconductive. Вы также можете отправить свои видео и фотографии на [email protected], чтобы мы могли разместить их на нашем сайте, чтобы их увидел весь мир.
Вам понадобится:
- 1 x Электрическая краска 10 мл
- 1 x Arduino Uno или эквивалент
- 1 x USB-кабель, подходящий для вашего Arduino
- 1 резистор 1 МОм
- 1 макетная плата
- Проволочные перемычки
Шаг 1 Покрасьте датчик
Во-первых, вам нужно покрасить датчик с помощью Electric Paint. Для начала постарайтесь сделать его примерно размером с вашу ладонь.Внешняя форма не важна, важно общее количество Electric Paint. Слишком большой, и он может быть слишком нестабильным, слишком маленький, и он может не работать. Вы можете попробовать нарисовать несколько разных рисунков, чтобы сравнить их эффективность. Вы можете нарисовать его на любой непроводящей поверхности, например на бумаге, которую мы использовали здесь. Оставьте сенсорную панель сохнуть.
Шаг 2. Создание схемы
Пока краска сохнет, вы можете собрать свою схему с Arduino, макетной платой, проводами и большим резистором.Мы использовали Arduino Uno и резистор 1 МОм. Подключите резистор между контактами 4 и 2. Контакт 4 называется «контактом датчика», а контакт 2 — «приемным контактом».
Шаг 3. Подключение к Electric Paint
После того, как вы построили свою схему, вы можете подключить ее к площадке Electric Paint. Мы использовали зажим типа «крокодил» и обрезали его, чтобы соединить с краской. Подключите другой конец к контакту 2 на макетной плате.
Шаг 4 Загрузите код
Во-первых, вам необходимо установить библиотеку CapSense для Arduino.Если в настоящее время у вас открыта среда разработки Arduino IDE, сначала закройте ее. Загрузите библиотеку и переместите ее в папку библиотеки вашей папки Arduino. Снова откройте Arduino и установите библиотеку через
.Эскиз→Библиотека импорта
Теперь пришло время загрузить скетч. Вы можете скачать это здесь. Откройте его, Arduino попросит вас переместить его, на что вы можете ответить «Да». Подключите Arduino Uno к компьютеру и загрузите скетч.
Шаг 5 Проверка датчика
Откройте последовательный монитор Arduino.Вы должны увидеть постоянный поток чисел. Наведите руку на датчик, и вы увидите, как цифры меняются! Этот выход — ваш работающий датчик, отображающий текущее измерение. Коснитесь панели, чтобы увидеть самое большое изменение!
Шаг 6 Следующие шаги
Теперь, когда вы изучили емкостные датчики касания и приближения, вы можете создать свой собственный сенсор касания и датчики приближения. Датчики не обязательно должны быть квадратными. Поэкспериментируйте со своими конструкциями и посмотрите, как это повлияет на чувствительность системы.Датчик приближения также сильно зависит от конструкции датчика. Мы записали наши правила проектирования для создания датчика здесь, и печатные датчики идеально подходят для определения близости.
Емкостные датчики с Arduino очень ограничены. На емкостной датчик легко воздействуют электрические помехи и изменения окружающей среды, например влажность. Для настройки датчика требуется постоянная калибровка. Мы разработали Touch Board, чтобы решить эти проблемы и создать стабильные, простые в реализации емкостные датчики.Поэтому, если вы изо всех сил пытаетесь получить нужные вам результаты от этого урока, обязательно ознакомьтесь с нашей сенсорной доской.
Датчики интерфейса
с Arduino с использованием PictoBlox
Введение
Датчики, как следует из названия, воспринимают окружающую погоду и либо регистрируют ее, либо указывают на нее. Существует ряд датчиков, которые обнаруживают различные окружающие факторы, такие как близость, свет, температура, влажность, шум и многое другое.
Сегодня мы увидим, как мы можем интегрировать датчики, т.е.e ИК-датчик для проектов Arduino с использованием PictoBlox, нашего программного обеспечения для графического программирования. Инфракрасный (ИК) датчик – датчик приближения или датчик «близости», который определяет, есть ли рядом с ним объект или нет. Если он обнаружит объект, датчик включится; в противном случае он останется выключенным.
ИК-датчик имеет два небольших светодиодных индикатора: один для питания, который горит все время, пока датчик включен; другой — сигнальный светодиод, который показывает состояние обнаружения. Сигнальный светодиод имеет два состояния или ситуации:
- ВКЛ (активен) при обнаружении объекта
- ВЫКЛ (неактивно), когда не обнаруживает никаких объектов
Начнем!
Интерфейс ИК-датчика
Во-первых, подключите ИК-датчик к Uno.
- Подключите контакт VCC датчика к контакту 5V Uno с помощью красного соединительного кабеля типа «папа-мама».
- Затем подключите контакт заземления датчика к контакту заземления Uno с помощью черного соединительного кабеля типа «папа-мама».
- Затем подключите выходной контакт датчика к цифровому контакту 2 Uno с помощью зеленого кабеля-перемычки «папа-мама».
Подключите Uno к компьютеру с помощью кабеля USB.
- Нажмите кнопку Board на панели инструментов и выберите Arduino Uno в раскрывающемся меню.
- Затем нажмите кнопку Подключить и выберите соответствующий порт.
Калибровка ИК-датчика
Если светодиод загорается, когда вы приближаете руку к ИК-датчику, и гаснет, когда вы убираете руку, это означает, что ИК-датчик работает нормально. Что делать, если светодиод не включается или не выключается, когда это необходимо. Затем пришло время, когда вам нужно откалибровать ваш ИК-датчик.
Следуйте инструкциям ниже:
- Держите руку на некотором расстоянии от датчика примерно 15 см.Если светодиод не горит, то ничего делать не нужно. В противном случае поверните потенциометр с помощью отвертки против часовой стрелки, пока светодиод не погаснет.
- Аналогичным образом держите руку на расстоянии около 5 см от ИК-датчика. Если светодиод горит, датчик идеально откалиброван. В противном случае поверните потенциометр по часовой стрелке, пока не загорится светодиод.
- Повторяйте два вышеуказанных шага до тех пор, пока ваш IR не будет работать нормально.
Проверка ИК-датчика
Сделаем наш спрайт Тоби, произнесем вслух показания датчика.Поскольку мы пишем тестовый код, мы не будем загружать его в Uno. Таким образом, мы будем работать в Stage Mode. Позволяет взаимодействовать с датчиком в режиме реального времени или без загрузки кода.
- Сначала перетащите блок при нажатии флага из палитры События .
- Затем перетащите блок навсегда из палитры Control .
- Затем из палитры Looks перетащите блок , скажем, внутрь блока навсегда .
- Чтобы проверить, включен ли ИК-датчик, мы будем использовать блок чтения цифрового датчика из палитры Датчики . Есть блоки и для других датчиков, таких как ультразвуковой датчик.
- Перетащите блок считывания цифрового датчика в пространство блока , скажем, , и выберите IR в раскрывающемся меню.
- Теперь, чтобы работать с Uno в режиме Stage , нам сначала нужно загрузить на него прошивку.Для этого нажмите кнопку Upload Firmware над сценой.
- После того, как прошивка будет загружена (далее), нажмите на зеленый флажок над сценой и поднесите руку к датчику.
Его сигнальный светодиод загорится, и Тоби скажет «ноль» . Он выключится, когда вы уберете руку. Тем временем Тоби скажет «один» . Это означает, что датчик работает нормально.
Активность: Контрольный контакт 13 светодиода Uno
В этом упражнении мы будем управлять светодиодом на выводе 13 Uno с помощью сигналов, полученных от ИК-датчика.Светодиод на контакте 13 должен загораться, когда мы приближаем руку к ИК-датчику. Аналогично, он должен выключаться, когда мы убираем руку. Давайте начнем писать сценарий для того же.
- Поскольку мы собираемся загружать код в Uno, нам понадобится блок шляпы . Когда Arduino Uno запускает . Итак, удалите , когда флаг щелкнул блок , и перетащите блок шляпы , когда Arduino Uno запускает над сценарием.
- Теперь светодиод должен загораться, когда датчик обнаруживает объект; в противном случае он должен ВЫКЛЮЧИТЬСЯ.Для этого мы будем использовать блок if-else . Перейдите к палитре Control и перетащите ее внутрь блока навсегда .
- Перетащите блок считывания цифрового датчика внутрь шестиугольного пространства блока if-else и выберите IR из раскрывающегося меню.
- Затем перетащите блок цифрового вывода () вывода ниже плеча if блока if-else .И установите выход на НИЗКИЙ.
- Дублируйте этот блок и поместите его ниже руки else . Затем установите выход на HIGH.
Наш скрипт готов! Давайте загрузим его в Uno.
