Kuinka erilaiset Arduino-anturit toimivat?

Yksi Arduinon hienoista asioista on alustan laajennettavuus. Markkinoilla on kymmeniä erilaisia ​​antureita, joista jokainen tarjoaa ainutlaatuisen toiminnon, jonka avulla voit toteuttaa kaikki mahdolliset projektiideat.

Erilaisten saatavilla olevien antureiden ja niiden sovellusten ymmärtäminen on itse asiassa yksi tärkeimmistä alueista, joihin voit keskittyä Arduino-harrastajana.

Jos olet tosissasi, tulet törmäämään useimpiin näistä antureista, kun teet joka tapauksessa joitain peruskokeita. Mutta on hyvä ymmärtää, mitä ne tarkalleen tekevät ja kuinka voit yhdistää niitä parhaan tuloksen saavuttamiseksi.

Peruskonseptit

Arduino-levy itsessään ei ole kovin hyödyllinen. Voit ladata siihen pieniä ohjelmia ja saada ne suorittamaan perustoiminnot, mutta laitteisto on melko rajoitettu mille tahansa todellisiin laskennallisiin käyttötarkoituksiin (ainakin verrattuna markkinoiden vaihtoehtoisiin tarjouksiin, kuten Raspberryn halvempiin malleihin Pi).

Alustan todellinen voima piilee erilaisissa antureissa ja muissa moduuleissa, jotka voit kiinnittää pohjalevyyn. Vain muutamalla hyppyjohtimella ja muutamilla koodiriveillä voit saada perusasetuksen, joka seuraa tiettyä ominaisuutta ja tulostaa asiaankuuluvat tiedot Arduinosi kautta.

Anturit ovat erimuotoisia ja -kokoisia, ja jotkin on tarkoitettu yhdistettäviksi muiden kanssa täyden vaikutuksen saavuttamiseksi. Useimpia niistä voidaan kuitenkin käyttää yksinään - ja joissakin tapauksissa saatat jopa pystyä yhdistämään ne erillisissä piireissä ilman, että tarvitset edes Arduino-ohjainta.

Aiheeseen liittyvä: Upeita Arduino-projekteja aloittelijoille

Suositut anturit selitetty

Katsotaanpa joitain suosituimpia antureita, joihin törmäät, ja katsotaan kuinka ne toimivat konepellin alla.

Valon anturi

Valoanturia, kuten nimestä voi päätellä, voidaan käyttää ympäristön valotason muutosten havaitsemiseen. Tästä voi olla hyötyä valaistuksen ohjaamisessa eri ympäristöissä. Esimerkiksi kodin valojen sammuttaminen, kun ulkona tulee pimeää, tai lämmityslamppujen voimakkuuden säätäminen kasveja kasvatettaessa.

Useimmat Arduino-valoanturit toteutetaan LDR-perusvalotunnistimen (Low Dynamic Range) kautta. mikä antaa niille alhaisemman herkkyyden verrattuna kehittyneempiin moduuleihin, kuten valokuvadiodeihin ja vastukset. Silti perus-LDR-valoanturin pitäisi tarjota riittävä herkkyys useimpiin harrastusprojekteihin.

Lämpösensori

Lämpötila-anturit toteutetaan tyypillisesti joko NTC (Negatiivinen lämpötilakerroin) tai PCT (positiivinen lämpötilakerroin) termistorilla.

Ainoa ero käyttäjän näkökulmasta on se, kuinka tulosarvot tulisi tulkita. Joissakin antureissa saattaa olla sisäinen muuntaja, joka hoitaa kyseisen osan puolestasi ja yrittää standardoida useimpien markkinoilla olevien lämpötila-anturien lähdön.

Kosteusanturi

Kosteusanturit ovat usein integroituina lämpötila-antureihin, ja ne kaksi tarjotaan parillisena yksikkönä. Niitä löytyy myös erillisinä laitteina. Useimmat Arduinon kosteusanturit ovat kapasitiivisia, mikä tarkoittaa, että ne mittaavat kosteusmuutoksia ohuen materiaalinauhan kautta, joka muuttaa kapasitanssiaan suhteessa ympäröivään kosteuteen.

Liiketunnistin

Liiketunnistimen nimi on hieman harhaanjohtava. Ne eivät itse asiassa havaitse liikettä, vaan ympäristön infrapunasäteilyn muutoksia.

Infrapunasäteilyä säteilee käytännössä kaikki ja kaikki, ja ihmiset ovat tässä suhteessa erityisen "kuumia" ympäristöön verrattuna korkeamman ruumiinlämpönsä vuoksi. Tämän vuoksi, kun ihminen kävelee liiketunnistimen alueelle, hänen läsnäolonsa havaitaan - mutta anturi ei koskaan mitannut mitään varsinaista liikettä.

Läheisyysanturi

Useimmat Arduinon läheisyysanturit perustuvat klassiseen infrapunasuunnitteluun. Anturi lähettää suoraan eteenpäin suunnattuja infrapunavalosäteitä, jotka sitten heijastuvat kaikista pinnoilta, joihin ne osuvat.

Anturi havaitsee palaavat säteet ja mittaa aikaeron säteen lähettämisen ja takaisin vastaanottamisen välillä. Näin se voi arvioida säteiden kulkeman matkan erittäin tarkasti ja kuluttamatta paljon tehoa.

Kiihtyvyysmittari

Kiihtyvyysmittareita käytetään kiihtyvyyden muutosten mittaamiseen, joiden avulla voidaan tunnistaa sijainnin ja nopeuden muutokset. Ne toteutetaan yleensä pienellä kristallilla tietyn massaisen esineen vieressä, joka on kytketty erittäin herkän kevytjousen kanssa.

Mikä tahansa koko kokoonpanon liike saa massan siirtymään ympäriinsä ja kohdistaa painetta kiteen. Kide voi sitten muuntaa paineen muutokset sähköisiksi signaaleiksi, jotka osoittavat, kuinka paljon kiihdytystä tällä hetkellä sovelletaan kehoon.

Aiheeseen liittyvä: Mikä on Arduino? Mitä sillä voi tehdä? Selitetty

Milloin kalliimmassa versiossa on järkeä?

Joillakin antureilla on kalliimpia vastineita. Yksinkertaisessa DIY-projektissa sinun pitäisi yleensä pärjätä halvemmalla versiolla jokaisesta tarvitsemastasi anturista. Tämä pätee erityisesti prototyyppivaiheessa, jossa yleensä hakkeroit kaiken yhteen hyppyjohtimien avulla etkä välitä tilan tai virrankulutuksen optimoinnista.

Mutta kun lähestyt projektisi valmistumista, saatat haluta tutkia edistyneempiä, kestävämpiä antureita. Jotkut niistä saattavat tehdä laitteestasi tehokkaamman (millä voi olla suuri ero akkukäyttöisissä asetuksissa), kun taas toiset voivat lisätä mittausten tarkkuustasoa.

Yksi ongelma, johon saatat törmätä vaihtaessasi halvemmista antureista kalliimpiin, on se, että se voi mitätöidä laitteen alkuperäiset kalibroinnit. Jos teit kaikki kalibroinnit vähemmän tarkalla anturilla, saatat joutua säätämään tiettyjä asioita vaihdettaessa edistyneempään versioon. Tässä tapauksessa saattaa olla järkevämpää aloittaa tarkemmasta anturista.

Muista asioita tee-se-itse-projekteista

Joskus voit toteuttaa omia antureitasi oikeilla osilla. Mutta sinun on muistettava, että osa valmiista tuotteesta maksamastasi hinnasta menee muuhun kuin vain perusmateriaaleihin ja rakentamiseen.

Sijoitat myös johonkin, joka on perusteellisesti testattu ja kalibroitu, ja tiedät, että voit luottaa sen tarjoamiin mittauksiin (tietyllä tarkkuusalueella). Vaikka saatat pystyä takaamaan saman omille kollegoillesi, voi viedä paljon enemmän aikaa ja vaivaa saada heidät siihen pisteeseen.

10 parasta Arduino MIDI -projektia aloittelijoille

Tee musiikkia Arduinollasi liittämällä se johonkin näistä DIY MIDI -soittimista.

Lue Seuraava

Kirjailijasta