Kako delujejo različni senzorji Arduino?

Ena od odličnih stvari pri Arduinu je razširljivost platforme. Na trgu je na voljo na desetine različnih senzorjev, od katerih vsak zagotavlja edinstveno funkcijo, ki vam omogoča izvedbo vseh projektnih idej, ki jih morda imate.

Razumevanje različnih senzorjev, ki so na voljo, in njihovih aplikacij je pravzaprav eno najpomembnejših področij, na katerega se lahko osredotočite kot ljubitelj Arduina.

Če ste s tem resni, boste tako ali tako naleteli na večino teh senzorjev, medtem ko boste izvajali nekaj osnovnih začetnih poskusov. Vendar je dobro razumeti, kaj točno počnejo in kako jih lahko kombinirate za najboljše rezultate.

Osnovni koncepti

Plošča Arduino sama po sebi ni zelo uporabna. Vanj lahko naložite majhne programe in jim omogočite izvajanje osnovnih operacij, vendar je strojna oprema za vse precej omejena realne računalniške uporabe (vsaj v primerjavi z alternativnimi ponudbami na trgu, kot so cenejši modeli Raspberry Pi).

Prava moč platforme je v različnih senzorjih in drugih modulih, ki jih lahko pritrdite na osnovno ploščo. S samo nekaj premostitvenimi žicami in nekaj vrsticami kode imate lahko osnovno nastavitev, ki sledi določeni lastnosti in oddaja ustrezne podatke prek vašega Arduina.

Senzorji so na voljo v različnih oblikah in velikostih, nekateri pa so namenjeni kombiniranju z drugimi za popoln učinek. Večino pa je mogoče uporabiti samostojno - v nekaterih primerih pa jih boste morda celo lahko povezali v samostojna vezja, ne da bi sploh potrebovali krmilnik Arduino.

Povezano: Odlični Arduino projekti za začetnike

Razlaga priljubljenih senzorjev

Oglejmo si nekaj najbolj priljubljenih senzorjev, na katere boste naleteli, in poglejte, kako delujejo pod pokrovom.

Svetlobni senzor

Svetlobni senzor, kot že ime pove, se lahko uporablja za zaznavanje sprememb v ravni svetlobe okolice. To je lahko koristno za nadzor osvetlitve v različnih okoljih. Na primer, izklop luči v vašem domu, ko se zunaj stemni, ali prilagajanje jakosti grelnih svetilk pri gojenju rastlin.

Večina svetlobnih senzorjev Arduino je implementiranih prek osnovnega svetlobnega senzorja LDR (Low Dynamic Range), kar jim daje nižjo občutljivost v primerjavi z naprednejšimi moduli, kot so foto diode in upori. Kljub temu bi moral osnovni svetlobni senzor LDR zagotoviti dovolj občutljivosti za večino hobi projektov.

Temperaturni senzor

Temperaturni senzorji so običajno izvedeni s termistorjem NTC (negativni temperaturni koeficient) ali PCT (pozitivni temperaturni koeficient).

Edina razlika z vidika uporabnika je, kako si razlagate izhodne vrednosti. Nekateri senzorji imajo lahko notranji pretvornik, ki poskrbi za ta del namesto vas, s čimer poskuša standardizirati izhod večine temperaturnih senzorjev na trgu.

Senzor vlažnosti

Senzorji vlažnosti so pogosto vgrajeni v temperaturne senzorje, pri čemer sta oba na voljo kot seznanjena enota. Najdemo jih tudi kot samostojne naprave. Večina senzorjev vlažnosti Arduino je kapacitivnih, kar pomeni, da merijo spremembe vlažnosti skozi tanek trak materiala, ki spremeni svojo kapacitivnost glede na vlago v okolici.

Senzor gibanja

Ime senzorja gibanja je nekoliko zavajajoče. Pravzaprav ne zaznajo nobenega gibanja, temveč spremembe ravni infrardečega sevanja v okolju.

Infrardeče sevanje oddajajo tako rekoč vsi in vsi, ljudje pa smo v tem pogledu še posebej "vroči" zaradi višje telesne temperature glede na okolje. Zaradi tega, ko človek stopi v doseg senzorja gibanja, se zazna njihova prisotnost - vendar senzor sploh nikoli ni izmeril nobenega dejanskega gibanja.

Senzor bližine

Večina senzorjev bližine za Arduino temelji na klasični infrardeči zasnovi. Senzor oddaja žarke infrardeče svetlobe, usmerjene naravnost naprej, ki se nato odbijejo od vseh površin, ki jih zadenejo.

Senzor zazna vračanje žarkov in meri časovno razliko med oddajanjem žarka in povratnim sprejemom. Tako lahko z veliko natančnostjo in brez porabe energije oceni razdaljo, ki so jo prepotovali žarki.

Merilnik pospeška

Merilniki pospeška se uporabljajo za merjenje sprememb pospeška, ki se lahko uporabljajo za prepoznavanje sprememb položaja in hitrosti. Običajno jih realizira majhen kristal ob predmetu določene mase, povezan z zelo občutljivo lahko vzmetjo.

Vsako gibanje celotne postavitve povzroči, da se masa premika naokoli in pritiska na kristal. Kristal lahko nato spremeni spremembe tlaka v električne signale, kar kaže, koliko pospeška trenutno izvaja telo.

Povezano: Kaj je Arduino? Kaj lahko storite z njim? Razloženo

Kdaj je dražja različica smiselna?

Nekateri senzorji imajo dražje analoge. Za preprost DIY projekt bi morali biti običajno v redu s cenejšo različico vsakega senzorja, ki ga potrebujete. To še posebej velja v fazi izdelave prototipov, ko običajno vdirate vse skupaj s premostitvenimi žicami in vam ni vseeno za optimizacijo prostora ali porabe energije.

Toda ko se približujete dokončanju svojega projekta, boste morda želeli preučiti naprednejše, trpežne senzorje. Nekatere od teh lahko naredijo vašo napravo bolj energetsko učinkovito (kar lahko povzroči veliko razliko pri nastavitvah z baterijskim napajanjem), druge pa lahko povečajo raven natančnosti meritev, ki jih prejemate.

Ena težava, s katero bi lahko naleteli pri prehodu z nižjih na dražje senzorje, je ta, da lahko razveljavi vaše začetne kalibracije naprave. Če ste vse kalibracije opravili na manj natančnem senzorju, boste morda morali nekatere stvari prilagoditi ob prehodu na naprednejše različice. V tem primeru bi bilo morda bolj smiselno najprej začeti z natančnejšim senzorjem.

Stvari, ki jih je treba upoštevati pri projektih DIY

Včasih lahko uporabite lastne senzorje s pravimi deli. Vendar se morate zavedati, da del cene, ki jo plačate za vnaprej izdelano, gre za več kot le za osnovne materiale in gradbena prizadevanja.

Prav tako vlagate v nekaj, kar je bilo temeljito preizkušeno in umerjeno, in vedeli boste, da se lahko zanesete na meritve, ki jih zagotavlja (v določenem območju natančnosti). Čeprav bi morda lahko zagotovili enako za svoje kolege, lahko traja veliko več časa in truda, da jih pripeljete do te točke.

10 najboljših Arduino MIDI projektov za začetnike

Ustvarjajte glasbo s svojim Arduinom tako, da ga priključite na enega od teh DIY MIDI instrumentov.

Preberite Naprej

O avtorju