Hur fungerar olika Arduino-sensorer?

En av de fantastiska sakerna med Arduino är plattformens utbyggbarhet. Dussintals olika sensorer finns tillgängliga på marknaden, var och en ger en unik funktion, som gör att du kan implementera alla projektidéer du kan ha.

Att förstå de olika sensorerna som finns och deras tillämpningar är faktiskt ett av de viktigaste områdena du kan fokusera på som en Arduino-hobbyist.

Om du menar allvar med detta kommer du att stöta på de flesta av dessa sensorer samtidigt som du gör några grundläggande inledande experiment ändå. Men det är bra att ha en förståelse för exakt vad de gör och hur du kan kombinera dem för bästa resultat.

Grundläggande koncept

Ett Arduino-kort i sig är inte särskilt användbart. Du kan ladda upp små program till den och låta dem utföra grundläggande operationer, men hårdvaran är ganska begränsad för alla verklig beräkningsanvändning (åtminstone jämfört med alternativa erbjudanden på marknaden, som de billigare modellerna av Raspberry Pi).

Plattformens verkliga kraft ligger i de olika sensorerna och andra moduler som du kan fästa på baskortet. Med bara några bygelkablar och några rader kod kan du ha en grundläggande inställning som spårar en viss egenskap och matar ut relevant data via din Arduino.

Sensorer finns i olika former och storlekar, och vissa är avsedda att kombineras med andra för full effekt. De flesta kan dock användas på egen hand - och i vissa fall kan du till och med ansluta dem i fristående kretsar, utan att ens behöva en Arduino-kontroller.

Relaterad: Bra Arduino-projekt för nybörjare

Populära sensorer förklaras

Låt oss ta en titt på några av de mest populära sensorerna du kommer att stöta på och se hur de fungerar under huven.

Ljussensor

En ljussensor, som namnet antyder, kan användas för att upptäcka förändringar i omgivande ljusnivå. Detta kan vara användbart för att styra belysningen i olika miljöer. Till exempel att släcka ditt hems belysning när det blir mörkt ute, eller justera intensiteten på värmelampor när du odlar växter.

De flesta Arduino ljussensorer är implementerade genom en grundläggande LDR (Low Dynamic Range) ljussensor, vilket ger dem en lägre känslighet jämfört med mer avancerade moduler som fotodioder och motstånd. Ändå bör en grundläggande LDR-ljussensor ge tillräckligt med känslighet för de flesta hobbyprojekt.

Temperatursensor

Temperatursensorer är vanligtvis implementerade med antingen en NTC (Negative Temperature Coefficient) eller PCT (Positive Temperature Coefficient) termistor.

Den enda skillnaden från en användares perspektiv är hur du ska tolka utdatavärdena. Vissa sensorer kan ha en intern omvandlare som hanterar den delen åt dig och försöker standardisera uteffekten från de flesta temperatursensorer på marknaden.

Fuktighetssensor

Fuktsensorer finns ofta integrerade i temperatursensorer, där de två erbjuds som en parad enhet. De kan också hittas som fristående enheter. De flesta Arduino fuktsensorer är kapacitiva, vilket innebär att de mäter fuktighetsförändringar genom en tunn remsa av ett material som ändrar sin kapacitans i förhållande till omgivande luftfuktighet.

Rörelsesensor

Namnet på en rörelsesensor är något missvisande. De upptäcker faktiskt ingen rörelse, utan snarare förändringar i omgivande infraröd strålningsnivåer.

Infraröd strålning sänds ut av praktiskt taget allt och alla, och människor är särskilt "heta" i detta avseende på grund av sin högre kroppstemperatur i förhållande till omgivningen. På grund av detta, när en människa går in i en rörelsesensors räckvidd, upptäcks deras närvaro – men sensorn mätte aldrig någon faktisk rörelse i första hand.

Närhetssensor

De flesta närhetssensorer för Arduino är baserade på den klassiska infraröda designen. Sensorn avger strålar av infrarött ljus riktat rakt fram, som sedan reflekteras från alla ytor de träffar.

Sensorn känner av återkommande strålar och mäter skillnaden i tid mellan att sända ut en stråle och ta emot den tillbaka. På så sätt kan den uppskatta avståndet strålarna färdats med stor noggrannhet och utan att förbruka mycket ström.

Accelerometer

Accelerometrar används för att mäta förändringar i acceleration, som kan användas för att identifiera förändringar i position och hastighet. De realiseras vanligtvis av en liten kristall bredvid ett föremål med en viss massa, kopplad till en mycket känslig lättviktsfjäder.

Varje rörelse av hela uppställningen får massan att flytta runt, vilket utövar tryck på kristallen. Kristallen kan sedan omvandla tryckförändringar till elektriska signaler, vilket indikerar hur mycket acceleration som för närvarande appliceras på kroppen.

Relaterad: Vad är Arduino? Vad kan du göra med den? Förklarat

När är en dyrare version meningsfull?

Vissa sensorer har dyrare motsvarigheter. För ett enkelt gör-det-själv-projekt bör du vanligtvis klara dig med en billigare version av varje sensor du behöver. Detta gäller särskilt under prototypfasen, där du vanligtvis hackar allt tillsammans med bygelkablar och inte riktigt bryr dig om att optimera utrymme eller strömförbrukning.

Men när du närmar dig att slutföra ditt projekt, kanske du vill titta på mer avancerade, hållbara sensorer. Vissa av dessa kan göra din enhet mer energieffektiv (vilket kan göra en enorm skillnad i batteridrivna inställningar), medan andra kan öka noggrannhetsnivån för de mätningar du får.

Ett problem du kan stöta på när du byter från billigare till dyrare sensorer är att det kan ogiltigförklara dina initiala enhetskalibreringar. Om du gjorde alla kalibreringar på en mindre exakt sensor, kanske du måste justera vissa saker när du byter till mer avancerade versioner. I det här fallet kan det vara mer meningsfullt att börja med den mer exakta sensorn i första hand.

Saker att tänka på om DIY-projekt

Ibland kan man implementera sina egna sensorer med rätt delar. Men du måste komma ihåg att en del av priset du betalar för en färdigtillverkad går till mer än bara de grundläggande materialen och konstruktionsarbetet.

Du investerar också i något som har testats och kalibrerats noggrant, och du vet att du kan lita på de mätningar det ger (inom en viss noggrannhet). Även om du kanske kan garantera detsamma för dina egna motsvarigheter, kan det ta mycket mer tid och ansträngning att få dem till den punkten.

De 10 bästa Arduino MIDI-projekten för nybörjare

Gör musik med din Arduino genom att koppla den till ett av dessa DIY MIDI-instrument.

Läs Nästa

Om författaren