החיישנים הפופולריים ביותר עבור ארדואינו

חיישנים משמשים במגוון רחב של מעגלים ופרויקטים. שום אוטומציה לא יכולה להסתדר בלעדיהן. אנו מעוניינים בהם מכיוון שנוצר פרויקט לפשט את העיצוב והפופולריות של האלקטרוניקה ארדואינו. זהו לוח סיים עם מיקרו-בקר וכל מה שצריך כדי לעבוד איתו ולתכנת אותו. במאמר זה נשקול חיישנים לארדואינו, אך ניתן להשתמש בהם גם עם בקרי מיקרו אחרים.

מהם החיישנים?

חיישנים הם העיניים, האוזניים וחושים אחרים בקר מיקרו או מכשיר בקרה אחר. הם נבדלים על ידי אופי האות ועל פי מטרה.

מטבע האות מחולק ל:

• אנלוגי;

• דיגיטלי

ולמטרה, החיישנים מיועדים למדידה:

• טמפרטורה;

• לחץ;

• לחות

• חומציות;

• תאורה

• מפלס מים או חומרים אחרים;

• רטט

• ורכיבים מיוחדים אחרים.

אם אנו מדברים על ארדואינו, אז כאשר אנו מקבלים מידע מחיישנים אנו מעבדים אות דיגיטלי, או מודדים את המתח מהפלט האנלוגי של המודול. כאמור, חיישנים הם דיגיטליים ואנלוגיים. חלק מהמודולים עבור Arduino פלטים דיגיטליים ואנלוגיים כאחד, המאחד אותם.

לפי מכשיר הם

• התנגדות

• אינדוקטיבי

• קיבולי;

• פיזואלקטריים;

• תאי צילום וסוגים אחרים.

חיישן אור או אור

הדרך הקלה ביותר לקבוע את הבהירות של משהו - השתמש בפוטורסיסטור, פוטודיוד או פוטו-טרנזיסטור. אתה יכול לחבר אחת מהאפשרויות המפורטות לארדואינו או לקנות לוח מיוחד - חיישן אור.

מהם היתרונות של פיתרון סוהר? ראשית, כדי לזהות שינויים בתאורת תא תא בודד זה לא מספיק, אתה צריך גם נגן רגיל או מכוון, אולי זה משווה, לפעולה כן / לא צעד צעד. שנית, לוח מעגלים מודפס מתוצרת מפעל יהיה אמין יותר ממכלול תלוי או לוח מנות, או דרכים אחרות בהן חובבים משתמשים.

ב- aliexpress או בחנויות מקוונות אחרות ניתן למצוא אותו לפי בקשה "חיישן FOTOSENSITIVE-SENSOR" או פשוט "חיישן אור".

למודול זה שלוש תפוקות:

• תזונה;

• כדור הארץ

• פלט דיגיטלי מהמשווה.

או גרסת ארבע פינים:

• תזונה;

• כדור הארץ

• פלט דיגיטלי מהמשווה;

• אנלוגי

אז על הלוח יש נגן כוונון להתאמת הרגע בו מופעל המשווה, הוא יכול לתת אות דיגיטלי.

דוגמאות לשימוש:

• חיישן אור לממסר תמונות;

• אזעקה (בשילוב עם הפולט);

• מונה של חפצים שחוצים את קרן האור וכו '.

קשה להשיג ערכים מדויקים, מאחר ונדרש מד אור נכון להתאמה נכונה על ידי תאורה. פלסטוריסטים מתאימים יותר לקביעת ערכים מופשטים כמו "כהה או בהירה".

בנוסף ללוח כזה במבצע, אתה יכול למצוא די מעניין מודול GY-302. זהו חיישן אור המבוסס על המעגל המשולב BH-1750. התכונה שלו היא שמדובר במודול דיגיטלי, יש לו קיבולת של 16 סיביות, מתקשר עם בקרי מיקרו דרך i2c אוטובוס. 16 ביטים מאפשרים לך למדוד תאורה בין 1 ל- 65356 Lux (Lx).

להלן תרשים של חיבורו. יתכן ותבחין ב- SDA ו- SCL מחובר לפינים האנלוגיים של המיקרו-בקר.

זה נובע מהעובדה שאוטובוס I2C מיושם על סיכות הארדואינו הללו, אותן ניתן לראות על ידי התבוננות בתמונה הבאה. לכן אל תתבלבל מהעובדה הזו: החיישן הוא דיגיטלי.

היתרון של חיישנים דיגיטליים הוא שאתה לא צריך לבדוק את הערכים של כל מופע, להרכיב טבלאות כדי לתרגם את הערכים הנמדדים לסולמות אמיתיים וכן הלאה.ברוב המקרים, עבור חיישנים דיגיטליים, זה מספיק פשוט לחבר ספרייה מוכנה ולקרוא את הערכים שהומרו ליחידות אמיתיות.

דוגמה לרישום של GY-302 (BH-1750):

איך עובד סקיצה?

בהתחלה אנו מספרים לתוכנית שעלינו לחבר את ספריית Wire.h, האחראית על התקשורת דרך קו I2C, ואת BH1750. שאר הפעולות מתוארות היטב בתגובות, וכתוצאה מכך כל 100 מ"ט אנו קוראים את הערך מהחיישן בלוקס.

מאפייני GY-302 BH1750:

• תקשורת מיקרו-בקר I2C

• תגובה ספקטרלית הדומה לרגישות לעיניים

• שגיאות כתוצאה מקרינת אינפרא אדום ממזערות

• טווח מדידה 0-65535 Lux

• מתח אספקה: 3-5 וולט

• צריכת זרם נמוכה ותפקוד שינה

• סינון רעשים קל 50/60 הרץ

• המספר המרבי של חיישנים באוטובוס I2C 1 הוא 2 חלקים.

• אין צורך בכיול

• צריכת זרם - 120 מיקרומטר

• במצב שינה - 0.01 μA

• אורך גל נמדד - 560 ננומטר

• במצב ברזולוציה גבוהה - לוק 1

• במצב ברזולוציה נמוכה - 4 לוקס

• ADC - 16 סיביות

זמן שנדרש למדידות:

• במצב ברזולוציה גבוהה - 120 ms

• במצב ברזולוציה נמוכה - 16 ms

חיישן מכשולים

בחרתי בחיישן זה בתור אחד הבא שצריך לקחת בחשבון, מכיוון שאחת האפשרויות שלו עובדת על בסיס פוטודיוד או פוטו-טרנזיסטור, הדומים באופן עקרוני לפוטורסיסטור שנדון בסעיף הקודם.

שמו הוא "חיישן מכשול אופטי." האלמנט הפונקציונאלי העיקרי הוא הפוטו-דיודה וה- LED הפולט וקולט בספקטרום ה- IR (לפיכך, לא נראה לעין האנושית, וכן מכלול סף שהורכב, למשל, על משווה עם ווסת רגישות. בעזרתו, מותאם המרחק בו מופעל החיישן, על ידי האופן שהוא דיגיטלי.

דוגמא לתרשים חיבור:

דוגמה לתוכנית לעיבוד אות מהחיישן.

כאן, אם הפלט מהחיישן הוא "1", שפירושו "יש מכשול", הנורית בלוח הארדואינו או מחוברת לפין ה -13 (אותו הדבר) תידלק. משמש לרוב ברובוטיקה והתראות.

חיישן מרחק

העותק הקודם מורכב ממקלט, - פוטודיוד ופולט, - נורית LED. חיישן המרחק הקולי מורכב גם מקלט ופולט גלי קולי. שמו הוא HC SR04.

מאפייני HC SR04:

• מתח אספקת 5V

• פרמטר ההפעלה של הכוח t oka - 15 mA

• זרם פסיבי <2 mA

• זווית צפייה - 15 °

• רזולוציית מגע - 0.3 ס"מ

• זווית מדידה - 30 מעלות

• רוחב הדופק - 10-6 שניות

• טווח מדידה: 2-400 ס"מ.

השגיאה מופיעה עקב:

• טמפרטורה ולחות - ניתן להפחית על ידי מדידת הטמפרטורה בעזרת DHT-11 או DHT-22, למשל, והזנת מקדמים לתיקון המדידות.

• מרחק לאובייקט;

• ניתן לקזז את מיקום האובייקט ביחס לחיישן (על פי תרשים הקרינה) על ידי התקנת HC SR04 בכונן הסרוו כדי לשנות כיוון ולבצע התאמות מדויקות.

• איכות הביצועים של רכיבי מודול החיישן.

דפוס קרינה:

ללוח ארבע תפוקות:

• VCC - כוח;

• אות קלט;

• אות פלט הד;

• GND הוא חוט נפוץ.

כיצד לעבד קריאות?

1. אנו שולחים דופק עם משך של 10 מיקרומטר לכניסת TRIG;

2. בתוך המודול, הדופק מומר לחבילה של 8 פולסים העוקבים זה אחר זה בתדר של 40 קילו הרץ ונשלחים דרך הפולט;

3. דחפים המשתקפים מהמכשול מגיעים למקלט ומועברים ל- ECHO;

4. יש לחלק את משך הדופק שמתקבל מפלט ה- ECHO ב- 58.2 בכדי לקבל את המרחק בסנטימטרים ועל ידי 148 אם אתה צריך להמיר לאינץ '.

קוד דוגמה:

מדוד טמפרטורה

הדרך הקלה ביותר למדידת טמפרטורה באמצעות בקר מיקרו היא השתמש בצמד תרמי או תרמיסטור. צמד תרמי משמש למדידת טמפרטורות גבוהות, למדידת פנים וחוץ - זה שעליו אדבר קצת למטה יעשה, אך לעת עתה, בואו נסתכל על צמד תרמי.

לכל סוג של צמד תרמי גישה משלו לעבודה עם מיקרו-בקר. לדוגמא, יש צמד תרמי מסוג K, או כפי שהוא מכונה גם - כרומל-אלומל, עם טווח טמפרטורות מדודות של -200 עד +1400 מעלות צלזיוס ברגישות של 41 mV / מעלות צלזיוס. ומבחינתה יש ממיר מיוחד המבוסס על ה- max6675 IC, יש לו פונקציה לפצות את הטמפרטורה של הצומת הקרה וכן הלאה.

אתה יכול לעבוד עם מודול זה באמצעות הספרייה בעלת אותו שם עבור Arduino. באיור שלמטה אתה רואה דוגמה לקוד התוכנית למקרה זה.

לאחר מכן, מוצג להלן צג היציאה הטורית.

אבל יש גם חיישן טמפרטורה דיגיטלי DS12B20, זה יכול להיקרא קלאסי, כפי שהוא משמש שנים רבות בפרויקטים חובבים, והרבה לפני הופעתו של ארדואינו.

מעגל משולב דיגיטלי זה המכשיר הפנימי שלו מוצג באיור שלהלן:

תרשים חיבור לוח:

מאפייני מפתח ומידע DS18b20:

• השגיאה היא פחות מ- 0.5 צלזיוס (בטמפרטורת הטמפרטורה שבין -10 ° C ל- + 85 ° C).

• אין צורך בכיול

• טווח מדידה - מ -55 С ל + 125С

• VCC, מתח אספקה ​​3.3-5V.

• רזולוציה של עד 0.0625С, מוגדרת על ידי תוכנה;

• רזולוציה - 12 סיביות

• לכל מופע מוקצה קוד טורי ייחודי. זה הכרחי על מנת להשתמש בקלות בכמה חלקים בפרויקט אחד

• ממשק תקשורת - 1 חוטים

• אין צורך ברצועה

• המספר המרבי של חיישנים בקו אחד הוא 127 חתיכות.

• מצב כוח מרשים - במקרה זה, החיישן מופעל ישירות מקו התקשורת. יחד עם זאת, מדיניות טמפרטורה גבוהה מ- 100C אינה מובטחת

למטה אתה רואה את תרשים ההמרות של הקוד הבינארי מ- DS18b20 לטמפרטורה במעלות צלזיוס.

תוכנית דוגמא לקריאת ערכי טמפרטורה.

חיישני לחץ אטמוספרי

ברומטרים אלקטרוניים מורכבים על בסיס חיישני לחץ אטמוספרי. האפשרויות הבאות היו בשימוש נרחב:

• BMP180;

• BMP280;

• BME280.

אם שני המקרים הקודמים היו דומים זה לזה, אז חיישן BME280 - זו תחנת מזג אוויר מיניאטורית. 3 חיישנים בנויים בו:

• טמפרטורה;

• לחץ;

• לחות.

המאפיינים הטכניים שלו:

• מידות 2.5 על 2.5 על 0.93 מ"מ;

• מעטפות LGA-מתכת, מצוידות ב 8 יציאות;

• מתח אספקה ​​1.7 - 3.6V;

• זמינות של ממשקי I2C ו- SPI;

• צריכת זרם המתנה 0.1 μA.

דוגמאות אלה הן ברומטרים של MEMS. MEMS מייצג מיקרו-אלקטרו-מכאני. זהו מבנה מיקרו מכני המשתמש בתופעות קיבוליות ועקרונות אחרים לצורך עבודתו. למטה אתה רואה דוגמא לחיישן כזה בהקשר.

דוגמא לתרשים חיבור:

ודוגמא לקוד התוכנית:

ההיגיון בתוכנית פשוט:

.1 קרא קריאת תת-שמיעה (פונקציה) מהחיישן.

2. בקשה לקריאות חיישן הטמפרטורה המשולב בברומטר.

3. אנו מחכים לזמן להערכת חיישן הטמפרטורה;

4. קרא את התוצאה של מדידות הטמפרטורה;

5. בקש ערכי לחץ;

6. אנו מחכים לזמן מדידת הלחץ;

7. קרא את ערך הלחץ;

8. החזר את ערך הלחץ מהפונקציה.

עובדה מעניינת היא שיש ארבע אפשרויות לקריאת ערכים, הן מוגדרות כטיעון בפונקציה startPressure, הסימן השני הוא מ- 0 עד 3, כאשר 0 הוא אומדן גס, ו -3 הוא הערכה מדויקת.

חיישן תנועה

חיישן התנועה הנפוץ ביותר עבור ארדואינו הוא מודול חיישן IR SR501. תכונה של מודול זה היא שיש לו התאמה של מרחק התגובה וזמן העיכוב של אות הפלט לאחר הפעולה.

תכונות מודול:

1. מתח אספקה ​​4.5 - 20 וולט

2. זרם שקט ≈ 50 μA;

3. מתח אות פלט (רמת היגיון): 3.3 וולט;

4. טווח טמפרטורת פעולה - בין -15 ° C ל- 70 ° C;

5. מידות: 32 * 24 מ"מ;

6. שדה ראיה - 110 מעלות;

7. מרחק פעולה מרבי - בין 3 ל 7 מ '(מתכוונן); מעל 30 מעלות צלזיוס, מרחק זה עשוי לרדת.

תרשים חיווט:

כיצד לעבוד איתו שקלנו במאמר שפורסם קודם לכן: ערכות של חיישני תנועה, עקרון עבודתם ותרשימי חיווט

חיישן מפלס מים

מיועד לציין את רמת הנוזל.

מאפיינים

1. מתח אספקה ​​3-5V

2. זרם צריכה> 20 mA

3. אנלוגי

4. מידות אזור המדידה 40X16 מ"מ

5. לחות מותרת 10% - 90%

קוד דוגמה:

ערכי הפלט הם מ- 0 (במצב היבש) ל 685 (עשויים להשתנות למעשה, זה תלוי במוליכות המים). אל תשכח אלקטרוליזה, כשמדוד את רמת המלח או המים הקשים, זה ישחית.

חיישן דליפה

המודול מורכב משני חלקים - החיישן עצמו והמשווה, ניתן לבנות על LM393, LM293 או LM193.

בזכות המשווה, האות האנלוגי מומר לדיגיטלי.

תרשים חיווט:

לוח נעילה:

• VCC - כוח, חייב להתאים לכוח של לוח Apduino, ברוב המקרים הוא 5V;

• GND - חוט משותף;

• AO - אות אנלוגי;

• DO הוא אות דיגיטלי.

יש לוח כוונון בלוח ההשוואה, זה קובע את הרגישות של החיישן. זה יכול לפעול כאות לגשם או לדליפה של משהו, וכאשר הוא מזווג עם מנוף כזה הוא יכול לעבוד כהגנה מפני דליפות צנרת בדירה:

הסרטון מראה כיצד הוא עובד:

חיישן לחות

נפוץ בפרויקטים להשקה אוטומטית, לקביעת לחות האדמה, כמו גם הקודם מורכב מאלקטרודות ולוח עם משווה.

זה יכול לעבוד גם במצבים אנלוגיים וגם דיגיטליים. דוגמה לתרשים חיבור למערכת השקיה אוטומטית עם מנוף מבוסס על מנוע:

ודוגמא לקוד תוכנית לעיבוד אות דיגיטלי מחיישן לחות:

מסקנה

בחנו חיישנים פופולריים, אך ישנם גם רבים אחרים. מדובר במגוון חיישני רטט, גירוסקופים, מדי תאוצה, חיישני קרינה ועוד.

מטרת המאמר הייתה לאסוף במקום אחד מגוון אלמנטים שעשויים להועיל למהנדס אלקטרוניקה מתחיל ליישום הפרויקטים שלהם. אם אתם מעוניינים בחיישן מסוים - כתוב בתגובות ונשקול זאת ביתר פירוט.

לנוחיותכם, ריכזנו עבורכם טבלה בעלות משוערת ורשימת חיישנים פופולריים לארדואינו, לפי הסדר בו הם נחשבו במאמר:חיישנים לארדואינו

המחירים נלקחים מחנויות מקוונות ברוסיה או באוקראינה. בסין הם עולים פי 2 או יותר זולים.