Populiariausi „Arduino“ jutikliai

Jutikliai naudojami įvairiausiose grandinėse ir projektuose. Jokia automatika negali išsiversti be jų. Mes jomis domimės, nes buvo sukurtas projektas, skirtas supaprastinti elektronikos kūrimą ir populiarinimą Arduino. Tai yra baigta plokštė su mikrovaldikliu ir viskas, ko jums reikia su ja dirbti ir programuoti. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime „Arduino“ jutiklius, tačiau juos taip pat galima naudoti su kitais mikrovaldikliais.

Kas yra jutikliai?

Jutikliai yra akys, ausys ir kiti pojūčiai mikrovaldiklis ar kitas valdymo įtaisas. Jie išsiskiria signalo pobūdžiu ir paskirtimi.

Pagal signalo pobūdį yra padalintas į:

• Analoginis;

• Skaitmeninis

Tam tikslui jutikliai yra skirti matuoti:

• Temperatūra;

• Slėgis;

• Drėgmė

• Rūgštingumas;

• Apšvietimas

• Vandens lygis ar kitos medžiagos;

• Vibracija

• Ir kiti specializuoti komponentai.

Jei mes kalbame apie Arduino, tada, gaudami informaciją iš jutiklių, apdorojame skaitmeninį signalą arba matuojame įtampą iš analoginio modulio išėjimo. Kaip jau minėta, jutikliai yra skaitmeniniai ir analoginiai. Kai kurie „Arduino“ moduliai turi tiek skaitmeninę, tiek analoginę išvestį, kuri juos suvienodina.

Pagal prietaisą jie yra

• Atsparus

• Induktyvus

• Talpus;

• Pjezoelektrinis;

• Fotoelementai ir kiti tipai.

Šviesos ar šviesos jutiklis

Lengviausias būdas nustatyti kažko ryškumą - naudokite fotorezistorių, fotodiodą ar fototransistorių. Galite prijungti vieną iš išvardytų parinkčių prie „Arduino“ arba nusipirkti specialią plokštę - šviesos jutiklis.

Kokie yra galutinio sprendimo pranašumai? Pirma, norint aptikti vieno fotoelemento apšvietimo pokyčius nepakanka, jums taip pat reikia įprasto arba derinimo rezistoriaus, galbūt tai lyginamasis, palaipsniui taip / ne operacijai. Antra, gamykloje pagaminta spausdintinė plokštė bus patikimesnė nei montuojama ant šarnyrinės ar paketinės plokštės ar kitais būdais, kuriuos naudoja mėgėjai.

„Aliexpress“ ar kitose internetinėse parduotuvėse jį galite rasti paprašius „PHOTOSENSITIVE-SENSOR“ arba tiesiog „šviesos jutiklis“.

Šis modulis turi tris išėjimus:

• Mityba;

• Žemė

• Skaitmeninė išvestis iš lygintuvo.

Arba keturių kontaktų versija:

• Mityba;

• Žemė

• Skaitmeninė išvestis iš lygintuvo;

• Analoginis

Taigi lentoje yra tiuningo rezistorius, skirtas pakoreguoti komparatoriaus įjungimo momentą, jis gali duoti skaitmeninį signalą.

Naudojimo pavyzdžiai:

• Foto relės šviesos jutiklis;

• Aliarmas (suporuotas su emiteriu);

• Objektų, kertančių šviesos spindulį, skaitiklis ir kt.

Tikslias vertes sunku pasiekti, nes norint teisingai reguliuoti apšvietimą, reikės tinkamo šviesos matuoklio. Fotorezistoriai yra tinkamesni abstrakčioms vertybėms, tokioms kaip „tamsi ar šviesi“, nustatyti.

Be tokios parduodamos lentos, galite rasti gana įdomių GY-302 modulis. Tai šviesos jutiklis, pagrįstas integruota grandine BH-1750. Jo ypatybė yra tai, kad tai yra skaitmeninis modulis, jo talpa yra 16 bitų, jis susisiekia su mikrovaldikliais per „i2c“ magistralę. 16 bitų leidžia išmatuoti apšvietimą nuo 1 iki 65356 liuksų (Lx).

Žemiau yra jo ryšio schema. Galite pastebėti, kad SDA ir SCL prijungtas prie analoginių mikrovaldiklio kaiščių.

Taip yra dėl to, kad ant šių arduino kaiščių yra įdiegta I2C magistralė, kurią galima pamatyti pažiūrėjus į šį paveikslėlį. Todėl neapsigaukite dėl šio fakto, jutiklis yra skaitmeninis.

Skaitmeninių jutiklių pranašumas yra tas, kad jums nereikia tikrinti kiekvieno egzemplioriaus verčių, sudaryti lenteles, kad išmatuotos vertės būtų paverstos realiomis skalėmis ir pan.Daugeliu atvejų skaitmeniniams jutikliams užtenka tiesiog prijungti paruoštą biblioteką ir nuskaityti reikšmes, konvertuotas į tikrus vienetus.

GY-302 (BH-1750) eskizo pavyzdys:

Kaip veikia eskizas?

Pradžioje mes sakome programai, kad turime prijungti „Wire.h“ biblioteką, atsakingą už ryšį per I2C liniją, ir „BH1750“. Likę veiksmai yra gerai aprašyti komentaruose, ir todėl kas 100 ms mes skaitome vertę iš jutiklio liukso.

GY-302 BH1750 charakteristikos:

• I2C mikrovaldiklio ryšys

• Spektrinis atsakas panašus į akių jautrumą

• Klaidos dėl infraraudonosios spinduliuotės yra kuo mažesnės

• Matavimo diapazonas 0-65535 liuksai

• Maitinimo įtampa: 3–5 V

• Mažas srovės suvartojimas ir miego funkcija

• 50/60 Hz šviesos triukšmo filtravimas

• Maksimalus jutiklių skaičius 1 „I2C“ magistralėje yra 2 vnt.

• Nereikia kalibruoti

• Srovės sunaudojimas - 120 μA

• Miego režime - 0,01 μA

• Išmatuotas bangos ilgis - 560 nm

• Didelės raiškos režime - 1 liuksas

• Žemos skiriamosios gebos režime - 4 liuksai

• ADC - 16 bitų

Matavimų laikas:

• Didelės skyros režimu - 120 ms

• Žemos skiriamosios gebos režime - 16 ms

Kliūčių jutiklis

Šį jutiklį pasirinkau kaip kitą, kurį reikia apsvarstyti, nes viena jo parinkčių veikia fotodiodo ar fototransistoriaus pagrindu, kurie iš esmės yra panašūs į ankstesniame skyriuje aptartą fotorezistorių.

Jo pavadinimas yra "optinis kliūčių jutiklis". Pagrindinis funkcinis elementas yra fotodiodas ir LED, skleidžiantys ir gaunantys IR spektrą (todėl nematomi žmogaus akiai, taip pat slenksčio agregatas, surinktas, pavyzdžiui, ant komparatoriaus su jautrumo reguliatoriumi. Naudojant jį, jutiklio įjungimo atstumas sureguliuojamas, beje, jis yra skaitmeninis.

Ryšio schemos pavyzdys:

Signalo apdorojimo programos iš jutiklio pavyzdys.

Jei jutiklio išvestis yra „1“, o tai reiškia „yra kliūtis“, užsidegs LED ant „Arduino“ plokštės arba prijungtas prie 13-ojo kaiščio (tas pats). Dažniausiai naudojama robotikoje ir signalizacijose.

Atstumo jutiklis

Ankstesnę kopiją sudaro imtuvas, - fotodiodas ir emiteris, - šviesos diodas. Ultragarsinį atstumo jutiklį taip pat sudaro imtuvas ir ultragarsinių bangų skleidėjas. Jo vardas yra HC SR04.

Charakteristikos HC SR04:

• 5 V maitinimo įtampa

• Darbinis jėgos t oka parametras - 15 mA

• Pasyvioji srovė <2 mA

• Matymo kampas - 15 °

• Palieskite skiriamąją gebą - 0,3 cm

• Matavimo kampas - 30 °

• Impulsų plotis - 10–6 s

• Matavimo diapazonas: 2–400 cm.

Klaida atsirado dėl:

• temperatūra ir drėgmė - gali būti sumažinta, matuojant temperatūrą, pavyzdžiui, DHT-11 ar DHT-22, ir įvedus koeficientus matavimams pataisyti.

• atstumas iki objekto;

• objekto vietą jutiklio atžvilgiu (pagal radiacijos schemą) galima kompensuoti įdiegiant HC SR04 ant servo pavaros, kad pakeistumėte kryptį ir atliktumėte tikslius nustatymus.

• jutiklio modulio elementų veikimo kokybė.

Spinduliuotės pobūdis:

Plokštė turi keturis išėjimus:

• VCC - galia;

• Trig - įvesties signalas;

• Echo - išėjimo signalas;

• GND yra įprasta viela.

Kaip apdoroti rodmenis?

1. Mes siunčiame 10 μs impulsą į TRIG įvestį;

2. modulio viduje impulsas paverčiamas 8 impulsų paketu, kurie seka vienas kitą 40 kHz dažniu ir yra siunčiami per spinduolį;

3. nuo kliūties atsispindintys impulsai patenka į imtuvą ir yra perduodami į ECHO;

4. Iš ECHO išvesties gaunamo impulso trukmė turėtų būti padalinta iš 58,2, norint gauti atstumą centimetrais, ir iš 148, jei reikia konvertuoti į colius.

Kodo pavyzdys:

Išmatuokite temperatūrą

Lengviausias būdas išmatuoti temperatūrą naudojant mikrovaldiklį naudokite termoelementą arba termistorių. Termoelementai naudojami matuoti aukštą temperatūrą, matuoti patalpose ir lauke - tai padarys tas, apie kurį kalbėsiu šiek tiek žemiau, bet kol kas pažvelkime į termoporą.

Kiekvienas termoelementų tipas turi savo požiūrį į darbą su mikrovaldikliu. Pavyzdžiui, yra K tipo termoelementas arba, kaip jis dar vadinamas - chromelio aliuminis, kurio matuojamų temperatūrų diapazonas yra nuo -200 iki +1400 laipsnių Celsijaus, o jautrumas yra 41 mV / Celsijaus laipsnis. O jai yra specialus keitiklis, pagrįstas „max6675 IC“, jis turi funkciją, skirtą kompensuoti šalto sankryžos temperatūrą ir pan.

Galite dirbti su šiuo moduliu naudodamiesi to paties pavadinimo „Arduino“ biblioteka. Žemiau esančiame paveikslėlyje pateiktas programos kodo pavyzdys.

Tada nuosekliojo prievado monitoriuje rodoma:

Tačiau yra ir skaitmeninis temperatūros jutiklis DS12B20, jis gali būti vadinamas klasikiniu, nes jis daugelį metų buvo naudojamas mėgėjų projektuose ir dar ilgai iki Arduino pasirodymo.

Ši skaitmeninė integruota grandinė, jos vidinis įtaisas, parodyta paveikslėlyje žemiau:

Lentos sujungimo schema:

Pagrindinės savybės ir informacija DS18b20:

• Paklaida yra mažesnė nei 0,5 C (temperatūros intervale nuo -10 ° C iki + 85 ° C).

• Nereikia kalibruoti

• Matavimo diapazonas - nuo -55 С iki + 125С

• VCC, maitinimo įtampa 3,3–5 V.

• skiriamoji geba iki 0,0625С, nustatyta programinės įrangos;

• Skyra - 12 bitų

• Kiekvienam egzemplioriui priskiriamas unikalus serijos kodas. Tai būtina norint lengvai panaudoti kelis kūrinius viename projekte

• Ryšio sąsaja - 1 laido

• Diržų nereikia

• Maksimalus jutiklių skaičius vienoje linijoje yra 127 vienetai.

• Neteisingas energijos režimas - tokiu atveju jutiklis maitinamas tiesiogiai iš ryšio linijos. Tuo pat metu negarantuojama aukštesnė nei 100C temperatūra

Žemiau matote dvejetainio kodo DS18b20 konvertavimo diagramą iki temperatūros Celsijaus laipsniais.

Temperatūros verčių nuskaitymo programos pavyzdys.

Atmosferos slėgio jutikliai

Elektroniniai barometrai yra surenkami remiantis atmosferos slėgio davikliais. Buvo plačiai naudojamos šios galimybės:

• BMP180;

• BMP280;

• BME280.

Jei du ankstesni egzemplioriai buvo panašūs vienas į kitą, tada BME280 jutiklis - Tai miniatiūrinė oro stotis. Jame įmontuoti 3 jutikliai:

• Temperatūra;

• Slėgis;

• Drėgmė.

Jo techninės charakteristikos:

• Matmenys 2,5 x 2,5 x 0,93 mm;

• Metalinis LGA korpusas, aprūpintas 8 išėjimais;

• Maitinimo įtampa 1,7 - 3,6 V;

• I2C ir SPI sąsajų prieinamumas;

• Laukimo būsenos srovė - 0,1 µA.

Šie pavyzdžiai yra MEMS barometrai. MEMS reiškia mikroelektromechaninius. Tai yra mechaninė mikrostruktūra, kurios darbui naudojami talpiniai reiškiniai ir kiti principai. Žemiau pateikiamas tokio jutiklio pavyzdys kontekste.

Ryšio schemos pavyzdys:

Ir programos kodo pavyzdys:

Programos logika yra paprasta:

1. Skambinkite paprogramės (funkcijos) skaitymui iš jutiklio.

2. Prašymas parodyti temperatūros jutiklį, integruotą į barometrą.

3. Laukiame laiko įvertinti temperatūros jutiklį;

4. Perskaitykite temperatūros matavimų rezultatą;

5. Prašyti slėgio verčių;

6. Laukiame slėgio matavimo laiko;

7. Perskaitykite slėgio vertę;

8. Grąžinkite slėgio vertę iš funkcijos.

Įdomus faktas yra tai, kad yra keturios reikšmių skaitymo parinktys, jos nurodomos kaip argumentas „startPressure“ funkcijoje, antrasis ženklas yra nuo 0 iki 3, kur 0 yra apytikslis įvertinimas, o 3 yra tikslus įvertinimas.

Judesio jutiklis

Labiausiai paplitęs Arduino judesio jutiklis HC SR501 IR jutiklio modulis. Šio modulio ypatybė yra tai, kad jis gali sureguliuoti reagavimo atstumą ir išėjimo signalo uždelsimo laiką po operacijos.

Modulio savybės:

1. Tiekimo įtampa 4,5 - 20 V.

2. ramybės srovė ≈ 50 μA;

3. išėjimo įtampa (loginis lygis): 3,3 V;

4. Darbinės temperatūros diapazonas - nuo -15 ° C iki 70 ° C;

5. Matmenys: 32 * 24 mm;

6. Regėjimo laukas - 110 °;

7. Maksimalus veikimo atstumas - nuo 3 iki 7 m (reguliuojamas); Virš 30 ° C šis atstumas gali sumažėti.

Elektros schema:

Kaip dirbti su juo, mes svarstėme anksčiau publikuotame straipsnyje: Judesio jutiklių schemos, jų darbo principas ir laidų schemos

Vandens lygio jutiklis

Skirta parodyti skysčio lygį.

Charakteristikos

1. Maitinimo įtampa 3-5V

2. Panaudojimo srovė> 20 mA

3. Analoginis

4. Matavimo zonos matmenys 40x16 mm

5. Leistina drėgmė 10% - 90%

Kodo pavyzdys:

Išvesties vertės yra nuo 0 (sausoje būsenoje) iki 685 (iš tikrųjų gali skirtis, tai priklauso nuo vandens laidumo). Nepamirškite apie elektrolizę, matuojant druskos ar kieto vandens lygį, ji ims koroziją.

Nuotėkio jutiklis

Modulis susideda iš dviejų dalių - paties jutiklio ir komparatoriaus, kuris gali būti pastatytas ant LM393, LM293 arba LM193.

Komparatoriaus dėka analoginis signalas paverčiamas skaitmeniniu.

Elektros schema:

Lenta Pinout:

• VCC - galia, turi atitikti „Apduino“ plokštės galią, daugeliu atvejų ji yra 5 V;

• GND - bendra viela;

• AO - analoginis signalas;

• DO yra skaitmeninis signalas.

Lyginamojoje plokštėje yra tiuningo rezistorius, jis nustato jutiklio jautrumą. Tai gali veikti kaip lietaus signalas ar kažką nutekėti, o suporuotas su tokiu kranu jis gali veikti kaip apsauga nuo vamzdynų nutekėjimo bute:

Vaizdo įraše parodyta, kaip tai veikia:

Drėgmės jutiklis

Dažniausiai naudojamas automatiniuose laistymo projektuose, norint nustatyti dirvožemio drėgmę, taip pat ankstesnį sudaro elektrodai ir plokštė su lygintuvu.

Jis gali veikti tiek analoginiu, tiek skaitmeniniu režimais. Automatinės laistymo sistemos su kranu, paremtu varikliu, sujungimo schemos pavyzdys:

Ir programos kodo, kaip apdoroti skaitmeninį signalą iš drėgmės jutiklio, pavyzdys:

Išvada

Mes ištyrėme populiarius jutiklius, tačiau yra ir daugybė kitų. Tai yra įvairūs vibracijos jutikliai, giroskopai, akselerometrai, radiacijos jutikliai ir dar daugiau.

Straipsnio tikslas buvo surinkti daugybę elementų, kurie gali būti naudingi pradedančiajam elektronikos inžinieriui įgyvendinant jų projektus. Jei jus domina tam tikras jutiklis - rašykite komentaruose ir mes apsvarstysime jį išsamiau.

Jūsų patogumui mes sudarėme jums lentelę su apskaičiuotomis išlaidomis ir populiarių Arduino jutiklių sąrašą tokia tvarka, kokia jie buvo įvertinti straipsnyje:Jutikliai Arduino

Kainos yra imamos iš internetinių parduotuvių Rusijoje ar Ukrainoje. Kinijoje jie kainuoja 2 ar daugiau kartų pigiau.