Πώς λειτουργούν διάφοροι αισθητήρες Arduino;

Ένα από τα σπουδαία πράγματα για το Arduino είναι η επεκτασιμότητα της πλατφόρμας. Δεκάδες διαφορετικοί αισθητήρες είναι διαθέσιμοι στην αγορά, καθένας από τους οποίους παρέχει μια μοναδική λειτουργία, επιτρέποντάς σας να υλοποιήσετε όλες τις ιδέες για έργα που μπορεί να έχετε.

Η κατανόηση των διαφορετικών διαθέσιμων αισθητήρων και των εφαρμογών τους είναι στην πραγματικότητα ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς στους οποίους μπορείτε να εστιάσετε ως χομπίστας του Arduino.

Εάν το σκέφτεστε σοβαρά, θα συναντήσετε τους περισσότερους από αυτούς τους αισθητήρες ενώ κάνετε κάποια βασικά αρχικά πειράματα ούτως ή άλλως. Αλλά είναι καλό να κατανοήσετε τι ακριβώς κάνουν και πώς μπορείτε να τα συνδυάσετε για τα καλύτερα αποτελέσματα.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Μια πλακέτα Arduino από μόνη της δεν είναι πολύ χρήσιμη. Μπορείτε να ανεβάσετε μικρά προγράμματα σε αυτό και να τα βάλετε να εκτελέσουν βασικές λειτουργίες, αλλά το υλικό είναι αρκετά περιορισμένο για οποιοδήποτε πραγματικές υπολογιστικές χρήσεις (τουλάχιστον σε σύγκριση με εναλλακτικές προσφορές στην αγορά, όπως τα φθηνότερα μοντέλα της Raspberry Πι).

Η πραγματική δύναμη της πλατφόρμας έγκειται στους διάφορους αισθητήρες και άλλες μονάδες που μπορείτε να συνδέσετε στην πλακέτα βάσης. Με λίγα μόνο καλώδια βραχυκυκλωτήρα και μερικές γραμμές κώδικα, μπορείτε να έχετε μια βασική ρύθμιση που παρακολουθεί μια συγκεκριμένη ιδιότητα και εξάγει σχετικά δεδομένα μέσω του Arduino σας.

Οι αισθητήρες διατίθενται σε διαφορετικά σχήματα και μεγέθη, και ορισμένοι προορίζονται να συνδυαστούν με άλλους για ένα πλήρες αποτέλεσμα. Τα περισσότερα μπορούν να χρησιμοποιηθούν από μόνα τους, ωστόσο — και σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να μπορείτε να τα συνδέσετε ακόμη και σε αυτόνομα κυκλώματα, χωρίς καν να χρειάζεστε έναν ελεγκτή Arduino.

Σχετίζεται με: Υπέροχα έργα Arduino για αρχάριους

Επεξήγηση δημοφιλών αισθητήρων

Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικούς από τους πιο δημοφιλείς αισθητήρες που θα συναντήσετε και να δούμε πώς λειτουργούν κάτω από την κουκούλα.

Φωτοανιχνευτής

Ένας αισθητήρας φωτός, όπως υποδηλώνει το όνομα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση αλλαγών στο επίπεδο φωτισμού περιβάλλοντος. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο για τον έλεγχο του φωτισμού σε διάφορα περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, να σβήνετε τα φώτα του σπιτιού σας όταν νυχτώνει έξω ή να ρυθμίζετε την ένταση των λαμπτήρων θέρμανσης όταν καλλιεργείτε φυτά.

Οι περισσότεροι αισθητήρες φωτός Arduino υλοποιούνται μέσω ενός βασικού αισθητήρα φωτός LDR (Low Dynamic Range), γεγονός που τους δίνει χαμηλότερη ευαισθησία σε σύγκριση με πιο προηγμένες μονάδες όπως οι δίοδοι φωτογραφίας και αντιστάσεις. Ωστόσο, ένας βασικός αισθητήρας φωτός LDR θα πρέπει να παρέχει αρκετή ευαισθησία για τα περισσότερα έργα χόμπι.

Αισθητήρας θερμοκρασίας

Οι αισθητήρες θερμοκρασίας συνήθως υλοποιούνται είτε με ένα θερμίστορ NTC (αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας) είτε με PCT (θετικός συντελεστής θερμοκρασίας).

Η μόνη διαφορά από την οπτική γωνία ενός χρήστη είναι πώς πρέπει να ερμηνεύσετε τις τιμές εξόδου. Ορισμένοι αισθητήρες ενδέχεται να διαθέτουν έναν εσωτερικό μετατροπέα που χειρίζεται αυτό το εξάρτημα για εσάς, προσπαθώντας να τυποποιήσει την απόδοση των περισσότερων αισθητήρων θερμοκρασίας στην αγορά.

Αισθητήρας υγρασίας

Οι αισθητήρες υγρασίας βρίσκονται συχνά ενσωματωμένοι σε αισθητήρες θερμοκρασίας, με τους δύο να προσφέρονται ως ζευγαρωμένη μονάδα. Μπορούν να βρεθούν και ως αυτόνομες συσκευές. Οι περισσότεροι αισθητήρες υγρασίας Arduino είναι χωρητικοί, που σημαίνει ότι μετρούν τις αλλαγές υγρασίας μέσω μιας λεπτής λωρίδας υλικού που αλλάζει την χωρητικότητά του σε σχέση με την υγρασία του περιβάλλοντος.

Αισθητήρας κίνησης

Το όνομα ενός αισθητήρα κίνησης είναι κάπως παραπλανητικό. Στην πραγματικότητα δεν ανιχνεύουν καμία κίνηση, αλλά μάλλον αλλαγές στα επίπεδα υπέρυθρης ακτινοβολίας του περιβάλλοντος.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία εκπέμπεται σχεδόν από τα πάντα και από όλους και οι άνθρωποι είναι ιδιαίτερα «καυτοί» από αυτή την άποψη λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας του σώματός τους σε σχέση με το περιβάλλον. Εξαιτίας αυτού, όταν ένας άνθρωπος περπατά στην εμβέλεια ενός αισθητήρα κίνησης, ανιχνεύεται η παρουσία του — αλλά ο αισθητήρας δεν μέτρησε ποτέ καμία πραγματική κίνηση από την αρχή.

Αισθητήρας εγγύτητας

Οι περισσότεροι αισθητήρες εγγύτητας για το Arduino βασίζονται στον κλασικό σχεδιασμό υπερύθρων. Ο αισθητήρας εκπέμπει δέσμες υπέρυθρου φωτός που στοχεύουν ευθεία μπροστά, οι οποίες στη συνέχεια αντανακλώνται από τις επιφάνειες που χτυπούν.

Ο αισθητήρας ανιχνεύει τις ακτίνες επιστροφής και μετρά τη διαφορά χρόνου μεταξύ της εκπομπής μιας δέσμης και της επιστροφής της. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να εκτιμήσει την απόσταση που διένυσαν οι δοκοί με μεγάλη ακρίβεια και χωρίς να καταναλώνει μεγάλη ισχύ.

Επιταχυνσιόμετρο

Τα επιταχυνσιόμετρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των αλλαγών στην επιτάχυνση, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό αλλαγών στη θέση και την ταχύτητα. Συνήθως πραγματοποιούνται από ένα μικρό κρύσταλλο δίπλα σε ένα αντικείμενο συγκεκριμένης μάζας, συνδεδεμένο με ένα πολύ ευαίσθητο ελαφρύ ελατήριο.

Οποιαδήποτε κίνηση ολόκληρης της διάταξης προκαλεί τη μετατόπιση της μάζας, ασκώντας πίεση στον κρύσταλλο. Ο κρύσταλλος μπορεί στη συνέχεια να μετατρέψει τις αλλαγές της πίεσης σε ηλεκτρικά σήματα, υποδεικνύοντας πόση επιτάχυνση εφαρμόζεται αυτήν τη στιγμή στο σώμα.

Σχετίζεται με: Τι είναι το Arduino; Τι μπορείτε να κάνετε με αυτό; Εξήγησε

Πότε έχει νόημα μια πιο ακριβή έκδοση;

Ορισμένοι αισθητήρες έχουν ακριβότερους αντίστοιχους. Για ένα απλό έργο DIY, θα πρέπει συνήθως να είστε εντάξει με μια φθηνότερη έκδοση κάθε αισθητήρα που χρειάζεστε. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα κατά τη φάση της δημιουργίας πρωτοτύπων, όπου συνήθως χακάρετε τα πάντα μαζί με καλώδια βραχυκυκλωτήρα και δεν ενδιαφέρεστε πραγματικά για τη βελτιστοποίηση του χώρου ή της κατανάλωσης ενέργειας.

Αλλά καθώς πλησιάζετε στην ολοκλήρωση του έργου σας, ίσως θέλετε να αναζητήσετε πιο προηγμένους, ανθεκτικούς αισθητήρες. Μερικά από αυτά μπορεί να κάνουν τη συσκευή σας πιο αποδοτική από πλευράς ενέργειας (πράγμα που μπορεί να κάνει τεράστια διαφορά στις ρυθμίσεις που τροφοδοτούνται από μπαταρία), ενώ άλλα μπορεί να αυξήσουν το επίπεδο ακρίβειας των μετρήσεων που λαμβάνετε.

Ένα πρόβλημα που θα μπορούσατε να αντιμετωπίσετε κατά την εναλλαγή από λιγότερους σε ακριβότερους αισθητήρες είναι ότι μπορεί να ακυρώσει τις αρχικές βαθμονόμηση της συσκευής σας. Εάν κάνατε όλες τις βαθμονομήσεις σε έναν αισθητήρα λιγότερο ακριβή, ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε ορισμένα πράγματα κατά τη μετάβαση σε πιο προηγμένες εκδόσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, ίσως είναι πιο λογικό να ξεκινήσετε αρχικά με τον πιο ακριβή αισθητήρα.

Πράγματα που πρέπει να έχετε κατά νου σχετικά με τα έργα DIY

Μερικές φορές μπορείτε να εφαρμόσετε τους δικούς σας αισθητήρες με τα σωστά εξαρτήματα. Αλλά πρέπει να θυμάστε ότι ένα μέρος της τιμής που πληρώνετε για ένα προκατασκευασμένο πηγαίνει σε περισσότερα από τα βασικά υλικά και την κατασκευαστική προσπάθεια.

Επενδύετε επίσης σε κάτι που έχει δοκιμαστεί και βαθμονομηθεί διεξοδικά και θα ξέρετε ότι μπορείτε να βασιστείτε στις μετρήσεις που παρέχει (εντός συγκεκριμένου εύρους ακρίβειας). Ενώ μπορεί να είστε σε θέση να εγγυηθείτε το ίδιο για τους δικούς σας ομολόγους, μπορεί να χρειαστεί πολύ περισσότερος χρόνος και προσπάθεια για να τους φέρετε σε αυτό το σημείο.

Τα 10 καλύτερα έργα Arduino MIDI για αρχάριους

Δημιουργήστε μουσική με το Arduino σας συνδέοντάς το σε ένα από αυτά τα DIY όργανα MIDI.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα