Hvordan fungerer forskjellige Arduino-sensorer?

En av de flotte tingene med Arduino er plattformens utvidbarhet. Dusinvis av forskjellige sensorer er tilgjengelige på markedet, som hver gir en unik funksjon som lar deg implementere alle prosjektideene du måtte ha.

Å forstå de forskjellige sensorene som er tilgjengelige og deres applikasjoner er faktisk et av de viktigste områdene du kan fokusere på som en Arduino-hobbyist.

Hvis du er seriøs med dette, kommer du til å komme over de fleste av disse sensorene mens du gjør noen grunnleggende innledende eksperimenter uansett. Men det er godt å ha en forståelse av nøyaktig hva de gjør, og hvordan du kan kombinere dem for de beste resultatene.

Enkle konsepter

Et Arduino-brett i seg selv er ikke veldig nyttig. Du kan laste opp små programmer til den og få dem til å utføre grunnleggende operasjoner, men maskinvaren er ganske begrenset for noen reell beregningsmessig bruk (i det minste sammenlignet med alternative tilbud på markedet, som de billigere modellene av Raspberry Pi).

Den sanne kraften til plattformen ligger i de ulike sensorene og andre moduler du kan feste til bunnplaten. Med bare noen få jumper ledninger og noen linjer med kode, kan du ha et grunnleggende oppsett som sporer en bestemt egenskap og sender ut relevante data gjennom din Arduino.

Sensorer kommer i forskjellige former og størrelser, og noen er ment å kombineres med andre for full effekt. De fleste kan imidlertid brukes på egen hånd - og i noen tilfeller kan du til og med koble dem i frittstående kretser, uten engang å trenge en Arduino-kontroller.

I slekt: Flotte Arduino-prosjekter for nybegynnere

Populære sensorer forklart

La oss ta en titt på noen av de mest populære sensorene du kommer over, og se hvordan de fungerer under panseret.

Lyssensor

En lyssensor, som navnet tilsier, kan brukes til å oppdage endringer i omgivelseslysnivået. Dette kan være nyttig for å kontrollere belysningen i ulike miljøer. For eksempel å slå av lyset i hjemmet når det blir mørkt ute, eller justere intensiteten på varmelamper når du dyrker planter.

De fleste Arduino lyssensorer er implementert gjennom en grunnleggende LDR (Low Dynamic Range) lyssensor, som gir dem en lavere følsomhet sammenlignet med mer avanserte moduler som fotodioder og motstander. Likevel bør en grunnleggende LDR-lyssensor gi nok følsomhet for de fleste hobbyprosjekter.

Temperatur sensor

Temperatursensorer er vanligvis implementert med enten en NTC (Negative Temperature Coefficient) eller PCT (Positive Temperature Coefficient) termistor.

Den eneste forskjellen fra en brukers perspektiv er hvordan du skal tolke utdataverdiene. Noen sensorer kan ha en intern omformer som håndterer den delen for deg, og forsøker å standardisere utgangen til de fleste temperatursensorer på markedet.

Fuktighetssensor

Fuktighetssensorer finnes ofte integrert i temperatursensorer, og de to tilbys som en sammenkoblet enhet. De kan også finnes som frittstående enheter. De fleste Arduino fuktighetssensorer er kapasitive, noe som betyr at de måler fuktighetsendringer gjennom en tynn stripe av et materiale som endrer kapasitansen i forhold til omgivende fuktighet.

Bevegelsessensor

Navnet på en bevegelsessensor er noe misvisende. De oppdager faktisk ingen bevegelse, men snarere endringer i omgivende infrarøde strålingsnivåer.

Infrarød stråling sendes ut av praktisk talt alt og alle, og mennesker er spesielt "varme" i denne forbindelse på grunn av deres høyere kroppstemperatur i forhold til miljøet. På grunn av dette, når et menneske går inn i rekkevidden til en bevegelsessensor, blir deres tilstedeværelse oppdaget - men sensoren målte aldri noen faktisk bevegelse i utgangspunktet.

Nærhetssensor

De fleste nærhetssensorer for Arduino er basert på den klassiske infrarøde designen. Sensoren sender ut stråler av infrarødt lys rettet rett frem, som deretter reflekteres fra alle overflater de treffer.

Sensoren oppdager returnerende stråler og måler forskjellen i tid mellom å sende ut en stråle og motta den tilbake. På den måten kan den estimere avstanden strålene reiste med stor nøyaktighet og uten å bruke mye strøm.

Akselerometer

Akselerometre brukes til å måle endringer i akselerasjon, som kan brukes til å identifisere endringer i posisjon og hastighet. De er vanligvis realisert av en liten krystall ved siden av en gjenstand med en viss masse, koblet til en veldig følsom lettvektsfjær.

Enhver bevegelse av hele oppsettet får massen til å forskyve seg rundt, og utøve press på krystallen. Krystallen kan deretter konvertere endringer i trykk til elektriske signaler, noe som indikerer hvor mye akselerasjon som for tiden påføres kroppen.

I slekt: Hva er Arduino? Hva kan du gjøre med det? Forklart

Når gir en dyrere versjon mening?

Noen sensorer har dyrere motstykker. For et enkelt gjør-det-selv-prosjekt bør du vanligvis klare deg med en billigere versjon av hver sensor du trenger. Dette gjelder spesielt under prototypingfasen, hvor du vanligvis hacker alt sammen med jumperledninger og egentlig ikke bryr deg om å optimalisere plass eller strømforbruk.

Men når du nærmer deg å fullføre prosjektet ditt, vil du kanskje se nærmere på mer avanserte, holdbare sensorer. Noen av disse kan gjøre enheten din mer strømeffektiv (som kan utgjøre en stor forskjell i batteridrevne oppsett), mens andre kan øke nøyaktighetsnivået til målingene du får.

Et problem du kan støte på når du bytter fra mindre til dyrere sensorer, er at det kan ugyldiggjøre de første enhetskalibreringene dine. Hvis du gjorde alle kalibreringer på en mindre presis sensor, må du kanskje justere visse ting når du bytter til mer avanserte versjoner. I dette tilfellet kan det være mer fornuftig å starte med den mer presise sensoren i utgangspunktet.

Ting å huske på om DIY-prosjekter

Noen ganger kan du implementere dine egne sensorer med de riktige delene. Men du må huske at en del av prisen du betaler for en ferdiglaget en går til mer enn bare de grunnleggende materialene og konstruksjonsinnsatsen.

Du investerer også i noe som er grundig testet og kalibrert, og du vet at du kan stole på målingene det gir (innenfor en viss nøyaktighet). Selv om du kanskje kan garantere det samme for dine egne kolleger, kan det ta mye mer tid og krefter å bringe dem til det punktet.

De 10 beste Arduino MIDI-prosjektene for nybegynnere

Lag musikk med din Arduino ved å koble den til et av disse DIY MIDI-instrumentene.

Les Neste

Om forfatteren