Jak fungují různé senzory Arduino?

Jednou ze skvělých věcí na Arduinu je rozšiřitelnost platformy. Na trhu jsou k dispozici desítky různých senzorů, z nichž každý poskytuje jedinečnou funkci, která vám umožní realizovat všechny projektové nápady, které byste mohli mít.

Pochopení různých dostupných senzorů a jejich aplikací je ve skutečnosti jednou z nejdůležitějších oblastí, na kterou se jako fanoušek Arduina můžete zaměřit.

Pokud to myslíte vážně, na většinu těchto senzorů narazíte při provádění některých základních počátečních experimentů. Ale je dobré vědět, co přesně dělají a jak je můžete kombinovat, abyste dosáhli nejlepších výsledků.

Základní pojmy

Deska Arduino sama o sobě není příliš užitečná. Můžete do něj nahrát malé programy a nechat je provádět základní operace, ale hardware je pro všechny dost omezený skutečné výpočetní využití (alespoň ve srovnání s alternativními nabídkami na trhu, jako jsou levnější modely Raspberry Pi).

Skutečná síla platformy spočívá v různých senzorech a dalších modulech, které můžete připojit k základní desce. S několika propojovacími kabely a několika řádky kódu můžete mít základní nastavení, které sleduje konkrétní vlastnost a vydává relevantní data prostřednictvím vašeho Arduina.

Senzory se dodávají v různých tvarech a velikostech a některé jsou určeny ke kombinaci s jinými pro dosažení plného účinku. Většinu však lze použít samostatně – a v některých případech je dokonce můžete zapojit do samostatných obvodů, aniž byste potřebovali ovladač Arduino.

Příbuzný: Skvělé projekty Arduino pro začátečníky

Populární senzory vysvětleny

Pojďme se podívat na některé z nejpopulárnějších senzorů, se kterými se setkáte, a uvidíme, jak fungují pod kapotou.

Světelný senzor

Světelný senzor, jak název napovídá, lze použít k detekci změn úrovně okolního osvětlení. To může být užitečné pro ovládání osvětlení v různých prostředích. Například zhasíná domácí osvětlení, když se venku setmí, nebo nastavení intenzity zahřívání lamp při pěstování rostlin.

Většina světelných senzorů Arduino je implementována prostřednictvím základního světelného senzoru LDR (Low Dynamic Range), což jim dává nižší citlivost ve srovnání s pokročilejšími moduly, jako jsou fotodiody a rezistory. Přesto by základní světelný senzor LDR měl poskytovat dostatečnou citlivost pro většinu hobby projektů.

Senzor teploty

Teplotní senzory jsou obvykle implementovány buď s termistorem NTC (negativní teplotní koeficient) nebo PCT (pozitivní teplotní koeficient).

Jediný rozdíl z pohledu uživatele je v tom, jak byste měli interpretovat výstupní hodnoty. Některé senzory mohou obsahovat interní převodník, který tuto část zpracuje za vás, a snaží se tak standardizovat výstup většiny teplotních senzorů na trhu.

Senzor vlhkosti

Senzory vlhkosti jsou často integrovány do teplotních senzorů, přičemž oba jsou nabízeny jako párová jednotka. Lze je nalézt i jako samostatná zařízení. Většina senzorů vlhkosti Arduino je kapacitní, což znamená, že měří změny vlhkosti prostřednictvím tenkého proužku materiálu, který mění svou kapacitu vzhledem k okolní vlhkosti.

Pohybový senzor

Název pohybového senzoru je poněkud zavádějící. Ve skutečnosti nedetekují žádný pohyb, ale spíše změny úrovní okolního infračerveného záření.

Infračervené záření vyzařuje prakticky všechno a všichni a lidé jsou v tomto ohledu obzvláště „žhaví“ kvůli své vyšší tělesné teplotě v poměru k okolí. Z tohoto důvodu, když člověk vstoupí do dosahu senzoru pohybu, jeho přítomnost je detekována – ale senzor nikdy nezměřil žádný skutečný pohyb.

Senzor přiblížení

Většina senzorů přiblížení pro Arduino je založena na klasickém infračerveném designu. Senzor vysílá paprsky infračerveného světla namířeného přímo před sebe, které se pak odrážejí od všech povrchů, na které dopadají.

Senzor detekuje vracející se paprsky a měří časový rozdíl mezi vysláním paprsku a jeho přijetím zpět. Tímto způsobem dokáže odhadnout vzdálenost, kterou paprsky urazily, s velkou přesností a bez velké spotřeby energie.

Akcelerometr

Akcelerometry se používají k měření změn zrychlení, které lze použít k identifikaci změn polohy a rychlosti. Obvykle jsou realizovány malým krystalem vedle předmětu o určité hmotnosti, spojeným s velmi citlivou odlehčenou pružinou.

Jakýkoli pohyb celé sestavy způsobí, že se hmota posune a vyvine tlak na krystal. Krystal pak může převádět změny tlaku na elektrické signály, které ukazují, jak velké zrychlení je aktuálně aplikováno na tělo.

Příbuzný: Co je Arduino? Co s tím můžete dělat? Vysvětleno

Kdy má dražší verze smysl?

Některé senzory mají dražší protějšky. Pro jednoduchý DIY projekt byste si měli obvykle vystačit s levnější verzí každého senzoru, který potřebujete. To platí zejména ve fázi prototypování, kde obvykle všechno hackujete pomocí propojovacích kabelů a ve skutečnosti se nestaráte o optimalizaci prostoru nebo spotřeby energie.

Ale jak se přibližujete k dokončení svého projektu, možná se budete chtít poohlédnout po pokročilejších a odolnějších senzorech. Některé z nich mohou učinit vaše zařízení energeticky účinnějším (což může znamenat obrovský rozdíl v nastavení napájených baterií), zatímco jiné mohou zvýšit úroveň přesnosti měření, která získáváte.

Jeden problém, na který byste mohli narazit při přechodu z levnějších na dražší senzory, je ten, že by to mohlo zneplatnit vaše počáteční kalibrace zařízení. Pokud jste provedli všechny kalibrace na méně přesném senzoru, možná budete muset při přechodu na pokročilejší verze upravit určité věci. V tomto případě by mohlo být smysluplnější začít s přesnějším senzorem.

Co je třeba mít na paměti o projektech DIY

Někdy můžete implementovat své vlastní senzory se správnými díly. Ale musíte si uvědomit, že část ceny, kterou platíte za předem vyrobenou, jde na víc než jen na základní materiály a konstrukční úsilí.

Investujete také do něčeho, co bylo důkladně otestováno a zkalibrováno, a budete vědět, že se můžete spolehnout na měření, která poskytuje (v určitém rozsahu přesnosti). I když můžete být schopni zaručit totéž pro své vlastní protějšky, může to trvat mnohem více času a úsilí, než je dovést do tohoto bodu.

10 nejlepších Arduino MIDI projektů pro začátečníky

Vytvářejte hudbu se svým Arduinem připojením k jednomu z těchto DIY MIDI nástrojů.

Přečtěte si další

O autorovi