Ako fungujú rôzne senzory Arduino?

Jednou zo skvelých vecí na Arduine je rozšíriteľnosť platformy. Na trhu sú dostupné desiatky rôznych senzorov, z ktorých každý poskytuje jedinečnú funkciu, ktorá vám umožní realizovať všetky nápady na projekty, ktoré by ste mohli mať.

Pochopenie rôznych dostupných senzorov a ich aplikácií je v skutočnosti jednou z najdôležitejších oblastí, na ktoré sa môžete ako fanúšik Arduina zamerať.

Ak to myslíte vážne, s väčšinou týchto senzorov sa stretnete pri vykonávaní niektorých základných počiatočných experimentov. Je však dobré pochopiť, čo presne robia a ako ich môžete kombinovať, aby ste dosiahli čo najlepšie výsledky.

Základné pojmy

Samotná doska Arduino nie je príliš užitočná. Môžete doň nahrať malé programy a nechať ich vykonávať základné operácie, ale hardvér je pre všetky dosť obmedzený skutočné výpočtové využitie (aspoň v porovnaní s alternatívnymi ponukami na trhu, ako sú lacnejšie modely Raspberry Pi).

Skutočná sila platformy spočíva v rôznych senzoroch a iných moduloch, ktoré môžete pripojiť k základnej doske. Len s niekoľkými prepojovacími káblami a niekoľkými riadkami kódu môžete mať základné nastavenie, ktoré sleduje konkrétnu vlastnosť a vydáva relevantné údaje prostredníctvom vášho Arduina.

Senzory sa dodávajú v rôznych tvaroch a veľkostiach a niektoré sú určené na kombinovanie s inými na dosiahnutie plného účinku. Väčšinu je však možné použiť aj samostatne – a v niektorých prípadoch ich dokonca budete môcť pripojiť do samostatných obvodov bez toho, aby ste potrebovali ovládač Arduino.

Súvisiace: Skvelé projekty Arduino pre začiatočníkov

Vysvetlenie populárnych senzorov

Poďme sa pozrieť na niektoré z najpopulárnejších senzorov, s ktorými sa stretnete, a uvidíme, ako fungujú pod kapotou.

Svetelný senzor

Svetelný senzor, ako už názov napovedá, možno použiť na detekciu zmien úrovne okolitého osvetlenia. To môže byť užitočné pri ovládaní osvetlenia v rôznych prostrediach. Napríklad vypnutie svetiel v domácnosti, keď sa vonku zotmie, alebo nastavenie intenzity vyhrievacích lámp pri pestovaní rastlín.

Väčšina svetelných senzorov Arduino je implementovaná prostredníctvom základného svetelného senzora LDR (Low Dynamic Range), čo im dáva nižšiu citlivosť v porovnaní s pokročilejšími modulmi, ako sú foto diódy a odpory. Napriek tomu by mal základný svetelný senzor LDR poskytovať dostatočnú citlivosť pre väčšinu hobby projektov.

Teplotný senzor

Snímače teploty sú zvyčajne implementované buď s termistorom NTC (negatívny teplotný koeficient) alebo PCT (pozitívny teplotný koeficient).

Jediný rozdiel z pohľadu používateľa je v tom, ako by ste mali interpretovať výstupné hodnoty. Niektoré senzory môžu obsahovať interný prevodník, ktorý túto časť spracuje za vás, pričom sa pokúša štandardizovať výstup väčšiny teplotných senzorov na trhu.

Senzor vlhkosti

Senzory vlhkosti sa často nachádzajú integrované do teplotných senzorov, pričom dva sú ponúkané ako spárovaná jednotka. Možno ich nájsť aj ako samostatné zariadenia. Väčšina senzorov vlhkosti Arduino je kapacitná, čo znamená, že merajú zmeny vlhkosti cez tenký pásik materiálu, ktorý mení svoju kapacitu vzhľadom na okolitú vlhkosť.

Pohybový senzor

Názov snímača pohybu je trochu zavádzajúci. V skutočnosti nedetekujú žiadny pohyb, ale skôr zmeny v úrovni okolitého infračerveného žiarenia.

Infračervené žiarenie vyžaruje prakticky všetko a každý a ľudia sú v tomto smere obzvlášť „horúci“ kvôli vyššej telesnej teplote v porovnaní s prostredím. Z tohto dôvodu, keď človek vstúpi do dosahu snímača pohybu, zistí sa jeho prítomnosť - ale snímač nikdy nezmeral žiadny skutočný pohyb.

Senzor priblíženia

Väčšina senzorov priblíženia pre Arduino je založená na klasickom infračervenom dizajne. Senzor vysiela lúče infračerveného svetla namierené priamo dopredu, ktoré sa potom odrážajú od všetkých povrchov, na ktoré dopadajú.

Senzor detekuje vracajúce sa lúče a meria časový rozdiel medzi vyžarovaním lúča a jeho spätným prijatím. Týmto spôsobom dokáže odhadnúť vzdialenosť, ktorú lúče prešli, s veľkou presnosťou a bez veľkej spotreby energie.

Akcelerometer

Akcelerometre sa používajú na meranie zmien zrýchlenia, ktoré možno použiť na identifikáciu zmien polohy a rýchlosti. Väčšinou sú realizované malým krištáľom vedľa predmetu určitej hmotnosti, spojeným s veľmi citlivou odľahčenou pružinou.

Akýkoľvek pohyb celej zostavy spôsobí, že sa hmota posunie a vyvíja tlak na kryštál. Kryštál potom dokáže premeniť zmeny tlaku na elektrické signály, čo naznačuje, aké zrýchlenie je v súčasnosti na telo aplikované.

Súvisiace: Čo je Arduino? Čo s tým môžete robiť? Vysvetlené

Kedy má drahšia verzia zmysel?

Niektoré snímače majú drahšie náprotivky. Pre jednoduchý DIY projekt by ste si mali zvyčajne vystačiť s lacnejšou verziou každého senzora, ktorý potrebujete. To platí najmä počas fázy prototypovania, kde zvyčajne všetko hackujete pomocou prepojovacích káblov a v skutočnosti sa nestaráte o optimalizáciu priestoru alebo spotreby energie.

Keď sa však približujete k dokončeniu projektu, možno by ste sa chceli poobzerať po pokročilejších a odolnejších snímačoch. Niektoré z nich môžu spôsobiť, že vaše zariadenie bude energeticky efektívnejšie (čo môže znamenať obrovský rozdiel v nastaveniach napájaných z batérie), zatiaľ čo iné môžu zvýšiť úroveň presnosti meraní, ktoré získavate.

Jedným z problémov, s ktorými sa môžete stretnúť pri prechode z lacnejších na drahšie senzory, je to, že by to mohlo znehodnotiť vaše počiatočné kalibrácie zariadenia. Ak ste vykonali všetky kalibrácie na menej presnom snímači, možno budete musieť pri prechode na pokročilejšie verzie upraviť určité veci. V tomto prípade môže byť zmysluplnejšie začať s presnejším snímačom.

Čo treba mať na pamäti pri projektoch DIY

Niekedy môžete implementovať svoje vlastné senzory so správnymi časťami. Musíte si však uvedomiť, že časť ceny, ktorú platíte za vopred vyrobenú, ide na viac než len na základné materiály a konštrukčné úsilie.

Investujete tiež do niečoho, čo bolo dôkladne testované a kalibrované, a budete vedieť, že sa môžete spoľahnúť na merania, ktoré poskytuje (v rámci určitého rozsahu presnosti). Aj keď môžete zaručiť to isté pre svojich vlastných náprotivkov, môže to trvať oveľa viac času a úsilia, aby ste ich doviedli do tohto bodu.

10 najlepších Arduino MIDI projektov pre začiatočníkov

Vytvárajte hudbu so svojím Arduino pripojením k jednému z týchto DIY MIDI nástrojov.

Prečítajte si ďalej

O autorovi