تشخیص باران با برد آردوینو (اتصال ماژول سنسور باران)
محتویات
با توجه به غیرقابل پیش‌بینی بودن آب و هوا، ممکن است به راحتی پنجره‌های سقفی یا نورگیرها را باز بگذارید و ناگهان باران شروع شود، که این موضوع می‌تواند فضای داخلی را در معرض خطر قرار دهد. با استفاده از سنسور باران، می‌توانید از این اتفاق جلوگیری کنید.
این سنسور می‌تواند باران یا برف/تگرگ را تشخیص دهد و در صورت تشخیص بارش، درخواست بسته شدن به شاترهای الکترونیکی، پنجره‌ها، سایه‌بان‌ها یا پنجره‌های سقفی ارسال کند.
سنسور باران چگونه کار می‌کند؟
کارکرد سنسور باران بسیار ساده است.
سنسور شامل یک صفحه حسگر با تعدادی مسیر مسی است که به صورت موازی قرار گرفته‌اند. این مسیرها مانند یک مقاومت متغیر (شبیه به پتانسیومتر) عمل می‌کنند که مقاومت آن‌ها بسته به میزان آب روی سطح تغییر می‌کند.
مقاومت این سنسور به صورت معکوس با میزان آب رابطه دارد:
- هرچه آب روی سطح بیشتر باشد، رسانایی بهتر و مقاومت کمتر است.
- هرچه آب روی سطح کمتر باشد، رسانایی ضعیف‌تر و مقاومت بیشتر است.
سنسور یک ولتاژ خروجی متناسب با مقاومت تولید می‌کند که با اندازه‌گیری آن می‌توان تشخیص داد آیا باران می‌بارد یا خیر.
یک سنسور باران معمولی از دو بخش تشکیل شده است:
1. صفحه حسگر
این بخش شامل یک صفحه با مسیرهای مسی است که در فضای باز (مثلاً روی سقف) قرار می‌گیرد تا تحت تأثیر باران قرار بگیرد. معمولاً این مسیرها به هم متصل نیستند، اما توسط آب به هم وصل می‌شوند.
2. ماژول الکترونیکی
این ماژول صفحه حسگر را به برد آردوینو متصل می‌کند. ماژول یک ولتاژ خروجی متناسب با مقاومت صفحه حسگر تولید می‌کند که در پین خروجی آنالوگ (AO) در دسترس است.
همچنین، این سیگنال به یک مقایسه‌گر دقیق LM393 ارسال می‌شود تا به صورت دیجیتال تبدیل شود و در پین خروجی دیجیتال (DO) در دسترس قرار گیرد.
ماژول شامل یک پتانسیومتر برای تنظیم حساسیت خروجی دیجیتال (DO) است.
با استفاده از این پتانسیومتر می‌توانید یک آستانه تنظیم کنید؛ به طوری که وقتی میزان آب از آستانه فراتر رود، ماژول LOW و در غیر این صورت HIGH را خروجی می‌دهد.
با چرخاندن پیچ پتانسیومتر در جهت عقربه‌های ساعت، حساسیت افزایش می‌یابد و در خلاف جهت عقربه‌های ساعت، حساسیت کاهش می‌یابد.
ماژول همچنین شامل دو LED است:
- LED Power: وقتی ماژول روشن است، این LED روشن می‌شود.
- LED Status: وقتی خروجی دیجیتال LOW شود، این LED روشن می‌شود.
پین های سنسور باران
سنسور باران بسیار ساده است و فقط 4 پین برای اتصال دارد:
- AO (خروجی آنالوگ): یک سیگنال آنالوگ بین 0 تا ولتاژ تغذیه (5V) تولید می‌کند.
- DO (خروجی دیجیتال): خروجی دیجیتال مدار مقایسه‌گر داخلی را ارائه می‌دهد. می‌توانید آن را به هر پین دیجیتال Arduino یا مستقیماً به یک رله 5V متصل کنید.
- GND: اتصال زمین.
- VCC: پین تغذیه سنسور. توصیه می‌شود سنسور با ولتاژ 3.3 تا 5 ولت تغذیه شود. توجه داشته باشید که خروجی آنالوگ بسته به ولتاژ تغذیه تغییر می‌کند.
اتصال سنسور باران به Arduino
بیایید سنسور باران را به Arduino متصل کنیم.
برای اتصال سنسور باران به آردوینو، مراحل زیر را دنبال کنید:
پین VCC سنسور را به پین 5V آردوینو متصل کنید.
پین GND سنسور را به پین GND آردوینو متصل کنید.
پین DO سنسور را به یکی از پین‌های دیجیتال آردوینو (مثلاً پین 8) متصل کنید.
اگر میخواهید از خروجی آنالوگ سنسور استفاده کنید، پین AO سنسور را به یکی از پین‌های آنالوگ آردوینو (مثلاً پین A0) متصل کنید.
برای افزایش عمر سنسور، می‌توانید پین VCC سنسور را به جای پین 5V آردوینو، به یکی از پین‌های دیجیتال آردوینو (مثلاً پین 7) متصل کنید. این کار باعث می‌شود سنسور فقط زمانی که نیاز است روشن شود.
اتصالات به صورت زیر است:
| سنسور باران | آردوینو |
|---|---|
| VCC | 5V یا پین دیجیتال 7 |
| GND | GND |
| DO | پین دیجیتال 8 |
| AO | پین آنالوگ A0 (اختیاری) |
اتصالات در تصویر زیر نشان داده شده است.
کالیبره کردن سنسور باران
برای دریافت خوانش‌های دقیق از سنسور باران، توصیه می‌شود ابتدا آن را کالیبره کنید.
ماژول دارای یک پتانسیومتر داخلی برای کالیبره کردن خروجی دیجیتال (DO) است.
با چرخاندن پیچ پتانسیومتر، می‌توانید یک آستانه تنظیم کنید؛ به طوری که وقتی میزان آب از آستانه فراتر رود، LED Status روشن شود و خروجی دیجیتال (DO) LOW شود.
برای کالیبره کردن سنسور، کمی آب روی صفحه حسگر بریزید و پیچ پتانسیومتر را در جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید تا LED Status روشن شود. سپس پیچ را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید تا LED خاموش شود.
به همین سادگی، سنسور شما کالیبره شده و آماده استفاده است.
سنسور باران را در محلی قرار دهید که بارش مستقیم روی آن تأثیر بگذارد (مثلاً روی سقف). همچنین آن را کمی کج (~20 درجه) قرار دهید تا آب به راحتی جریان روی سطح سنسور جریان داشته باشد.
توجه: ماژول الکترونیکی ضد آب نیست، بنابراین مراقب باشید که فقط صفحه حسگر با آب تماس داشته باشد.
کد آردوینو برای اتصال سنسور باران
پس از ساخت مدار، کد پروژه را در برد آردوینو خود آپلود کنید. کد کامل در فایل دانلودی انتهای صفحه قرار داده شده است. در اینجا قسمت های مختلف کد را توضیح میدهیم.
- در ابتدا پین‌های Arduino که به VCC و DO سنسور متصل هستند، تعریف می‌شوند.
- در بخش Setup، اتصال برق سنسور به عنوان خروجی تعریف شده و در ابتدا خاموش می‌شود. همچنین Serial Monitor راه‌اندازی می‌شود.
- در بخش Loop، تابع readSensor() هر ثانیه یک بار فراخوانی می‌شود و مقدار بازگشتی همراه با وضعیت باران چاپ می‌شود.
- تابع readSensor() سنسور را روشن می‌کند، 10 میلی‌ثانیه صبر می‌کند، مقدار دیجیتال سنسور را می‌خواند، سنسور را خاموش می‌کند و نتیجه را برمی‌گرداند.
پس از آپلود کد، پنجره Serial Monitor را باز کنید تا خروجی Arduino را مشاهده کنید. وقتی هوا صاف است، خروجی دیجیتال HIGH خواهد بود. برای تست سنسور، می‌توانید کمی آب روی صفحه حسگر بریزید.
موارد موجود در فایل : سورس کامل
برای دانلود فایل ها باید حساب کاربری داشته باشید ثبت نام / ورود
