【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-7 19:19

上電之后需要約0.5sec的穩(wěn)定時間，
此時間段內(nèi)不要對鍵進行觸摸，
此時所有功能都被禁止
始終進行自校準(zhǔn)
當(dāng)鍵沒被觸摸時，重校準(zhǔn)周期約為4.0sec
板上帶有藍色LED指示燈

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-7 19:45

仿真實驗示意圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-7 19:48

實驗測試示意圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-7 20:07

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（16）
--- TTP223 電容式數(shù)字觸摸傳感器模塊
*/
void setup()
{
pinMode(3,INPUT);
pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop()
{
if (digitalRead(3))
{
digitalWrite(13,HIGH);
}
else {
digitalWrite(13,LOW);
}
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-7 20:07

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-7 20:13

4路、8路與16路電容式數(shù)字觸摸傳感器模塊

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 06:23

Arduino 系列傳感器和模塊實驗?zāi)夸浨鍐危?/font>

5樓       實驗一：干簧管傳感器模塊
18樓    實驗二：光敏電阻傳感器模塊
30樓    實驗三：微波雷達感應(yīng)開關(guān)模塊
43樓    實驗四：振動傳感器模塊
58樓    實驗五：熱敏電阻溫度傳感器模塊
66樓    實驗六：KY-038高感度聲音傳感器模塊
81樓    實驗七：旋轉(zhuǎn)電位器模塊
89樓    實驗八：濕度傳感器模塊
106樓實驗九：火焰（紅外線）傳感器模塊
120樓實驗十：敲擊傳感器模塊KY-031
130樓實驗十一：金屬觸摸傳感器模塊KY-36
148樓實驗十二：線性霍爾磁力傳感器模塊
152樓實驗十三：觸摸傳感器模塊
162樓實驗十四：傾斜傳感器模塊（角度開關(guān)）
180樓實驗十五：手指偵測心跳傳感器模塊KY-039
192樓實驗十六：電容式數(shù)字觸摸傳感器模塊（TTP223 ）

能把各種開源硬件的傳感器與模塊，盡量多尋找一下實物，整理相關(guān)資料，做做小實驗，是我多年來的一個心愿。目前手頭已有五十多種了，還在收集中.......

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 09:16

實驗十七：HC-SR312微型人體感應(yīng)傳感器模塊

熱釋電效應(yīng)
在某些絕緣物質(zhì)中,由于溫度的變化引起極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。能實現(xiàn)熱釋電效應(yīng)的物質(zhì)被稱為熱電體。熱電體物質(zhì)有硫酸三甘肽（TGS）、鐵電鈦酸鋇、電氣石和蔗糖等。這一現(xiàn)象早在2300年前就被人們發(fā)現(xiàn)了，但對它的研究則始于18世紀(jì)。現(xiàn)在它成為固體物理中最活躍的研究領(lǐng)域之一。因為鐵電體的熱釋電系數(shù)比一般熱電體大得多，故成為應(yīng)用廣泛的熱電體材料，除TGS及其衍生物外，鐵電陶瓷（如PZT、PLZT等）成為易于通過組份改變控制性能、適于批量生產(chǎn)、價廉的實用型熱電材料。

熱釋電效應(yīng)在近10年被用于熱釋電紅外探測器中，廣泛地用于輻射和非接觸式溫度測量、紅外光譜測量、激光參數(shù)測量、工業(yè)自動控制、空間技術(shù)、紅外攝像中。我國利用ATGSAS晶體制成的紅外攝像管已開始出口國外。其溫度響應(yīng)率達到4～5μA/℃，溫度分辨率小于0.2℃，信號靈敏度高，圖像清晰度和抗強光干擾能力也明顯地提高，且滯后較小。此外，由于生物體中也存在熱釋電現(xiàn)象，故可預(yù)期熱釋電效應(yīng)將在生物，乃至生命過程中有重要的應(yīng)用。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 09:20

本帖最后由 eagler8 于 2019-6-8 10:27 編輯

由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出20米范圍內(nèi)人的行動。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 09:45

熱釋電元件

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 10:25

熱釋電元件（探頭）有多種型號，但結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，一般由敏感元件、場效應(yīng)管、阻抗變換器和濾光窗等構(gòu)成，并在氮氣環(huán)境下封裝。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 10:34

熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 10:39

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強化其能量幅度。

人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 10:50

熱釋電人體紅外傳感器的特點是，它只在由于外界的輻射而引起本身溫度變化時，才給出一個相應(yīng)的電信號，當(dāng)溫度的變化趨于穩(wěn)定后，就不再有信號輸出。所以，熱釋電信號與它本身的溫度變化率成正比，即熱釋電傳感器只對運動的人體敏感。通常，敏感單元材料阻抗非常高，因此要用場效應(yīng)管進行阻抗變換后才能實際使用。電路中高阻值電阻Rg 的作用是釋放柵極電荷，使場效應(yīng)管正常工作；采用源極輸出時，要外接源極電阻Rs，源極電壓約為0.4 ～ l.0V。制成敏感單元的PZT（鋯鈦酸鉛）是一種光譜材料，能探測各種波長輻射。為了使傳感器對人體最敏感，而對太陽、電燈光等有抗干擾性，傳感器采用了濾光片做窗口。濾光片使人體輻射的紅外線最強的波長正好落在濾光窗相應(yīng)波長的中心處，所以濾光窗能有效地讓人體所輻射的紅外線通過，而阻止太陽光、燈光等可見光中的紅外線通過，以免引起干擾。為提高傳感器的靈敏度，可在傳感器前1 ～ 5cm處放置菲涅爾透鏡，使探測距離從一般的2m 提高到10 至20m。在實驗室試驗時，可不加菲涅爾透鏡。在實際應(yīng)用中，傳感器往往需要預(yù)熱，這是由傳感器本身決定的。一般被動紅外探測器需要一分鐘左右的預(yù)熱時間。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 10:57

熱釋電人體紅外傳感器優(yōu)缺點
優(yōu)點：
本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。
缺點：
◆容易受各種熱源、光源干擾
◆被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。
◆環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。
要點：
應(yīng)避開日光、汽車頭燈、白熾燈直接照射，也不能對著熱源(如暖氣片、加熱器)或空調(diào)，以避免環(huán)境溫度較大的變化而造成誤報；安裝必須牢固，避免因風(fēng)吹晃動而造成誤報；傳感器表面不允許用手摸；光學(xué)透鏡外表面要定期用濕軟布或棉花擦凈，避免塵土影響靈敏度；安裝高度2m。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:03

一些常用電路

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:16

HC-SR312微型人體感應(yīng)傳感器模塊是基于熱釋電效應(yīng)，被動式人體紅外線技術(shù)的數(shù)字智能自動控制產(chǎn)品，靈敏度高，可靠性強，廣泛應(yīng)用于各類自動感應(yīng)電器設(shè)備。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:22

電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:28

技術(shù)參數(shù)
1.工作電壓：DC 2.7-12V；
2.靜態(tài)功耗：＜0.1mA；
3.延時時間:2秒；
4.封鎖時間:2秒；
5.觸發(fā)方式:可重復(fù)；
6.感應(yīng)范圍:≤100度錐角,3-5米；（需根據(jù)具體的透鏡）
7.工作溫度:-20 - +60℃
8.PCB外形尺寸:10mm*8mm
9.模塊透鏡：小透鏡

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:31

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:49

模塊接腳圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:53

應(yīng)用范圍
■ 人體感應(yīng)燈具 ■ 人體感應(yīng)玩具
■ 安防產(chǎn)品 ■ 工業(yè)自動化控制
■自動感應(yīng)電器設(shè)備■電池供電自動控制等

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 11:56

功能特點
a、超小體積，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式。
b、抗干擾性增強，內(nèi)部采用數(shù)字信號處理，直接高低電平輸出。
c、全自動感應(yīng)：人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。
d、可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后延時，才變?yōu)榈碗娖剑ḿ矗焊袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點)。

模塊的VOUT腳輸出的是開關(guān)量，有人接近感應(yīng)模塊時，輸出高電平，人離開后恢復(fù)成低電平。所以，可接單片機的任何一個IO腳都行，可采用查詢法，查詢所接引腳的狀態(tài)，就知道VOUT腳是高電，還是低電平，從而判是否有人接近了。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 12:05

實驗測試圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 12:36

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（17）
實驗十七：HC-SR312微型熱釋電傳感器模塊
*/
void setup()
{
pinMode(3,INPUT);
pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop()
{
if (digitalRead(3)) {
digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000);
}
else
{
digitalWrite(13, LOW);
}
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-8 12:37

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 15:49

實驗十八：0.25W太陽能滴膠板傳感器模塊（45X45毫米）

01.jpg (107.83 KB, 下載次數(shù): 1084)

下載附件

2019-6-9 15:49 上傳

02.jpg (81.83 KB, 下載次數(shù): 1101)

下載附件

2019-6-9 15:49 上傳

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:00

太陽能電池
是一種利用光生伏特效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，又叫光伏器件，主要有單晶硅電池和單晶砷化鎵電池等。太陽電池最初為空間航天器使用，空間航天器用單晶硅太陽電池的基本材料為純度達0.999999、電阻率在10歐·厘米以上的P型單晶硅，包括p-n結(jié)、電極和減反射膜等部分，受光照面加透光蓋片（如石英或滲鈰玻璃）保護，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。單體電池尺寸從2×2厘米至5.9×5.9厘米，輸出功率為數(shù)十至數(shù)百毫瓦，它的理論光電轉(zhuǎn)換效率為20%以上，實際已達到15%以上。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:04

材料：A級多晶硅
工作電壓：5V
工作電流：0-50MA（取決于光照強度）
尺寸：45mmX45mmx2.8mm
重量：約5克
材質(zhì)：紙基板太陽能多晶電池片環(huán)氧樹脂ab膠
注意：太陽能板／電池片的參數(shù)
都是在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下測得的：（溫度25度，AM1.5, 1000w/m2）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:09

模塊特色
1）高轉(zhuǎn)換率、高效率輸出
2）卓越的弱光效應(yīng)
3）獨特工藝使組件美觀堅固抗風(fēng)雪，安裝方便
4）特有的技術(shù)避免框架內(nèi)積水凍結(jié)和變形
5）用環(huán)氧樹脂覆蓋太陽能電池片，與PCB線路板粘結(jié)而成，具有生產(chǎn)速度快，抗壓耐腐蝕，外觀晶瑩漂亮，成本低等特點

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:14

實驗示意圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:34

將太陽電池正極接到Arduino的A0端，用來檢測輸出的模擬量電壓值。打開IDE1.8.9的工具---串口繪圖器，就能看到串口輸出的波形了。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:41

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（18）
實驗十八：0.25W太陽能滴膠板傳感器模塊
*/
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(A0,INPUT);
pinMode(3,OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(3, (map(analogRead(A0), 0, 400, 0, 235)));
Serial.println((map(analogRead(A0), 0, 400, 0, 235)));
delay(200);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:41

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:50

昨晚實測室內(nèi)LED節(jié)能燈發(fā)光的波形，以前沒想到是這樣的。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 16:56

用手逐漸遮住光線

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 17:02

移動手電爆閃光線的檢測波形

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 18:06

實驗十九：常閉型SW-420震動開關(guān)傳感器模塊

震動開關(guān)
正確的名稱應(yīng)該稱為震動傳感器，也就是在感應(yīng)震動力大小將感應(yīng)結(jié)果傳遞到電路裝置，并使電路啟動工作的電子開關(guān)。震動開關(guān)主要應(yīng)用于電子玩具、小家電、運動器材以及各類防盜器等產(chǎn)品中。震動開關(guān)因為擁有靈活且靈敏的觸發(fā)性，成為許多電子產(chǎn)品中不可或缺的電子元件。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 18:13

元件結(jié)構(gòu)圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-9 18:33

工作原理
平時任何角度開關(guān)都是接通狀態(tài)，受到振動或移動時，開關(guān)內(nèi)導(dǎo)通電流的滾軸會產(chǎn)生移動或振動，從而導(dǎo)致通過的電流斷開或電阻阻值的升高而觸發(fā)電路。這種開關(guān)的特點是平時一般處于導(dǎo)通狀態(tài)耐振動時會短暫斷開，所以它的靈敏度很高，通過IC的設(shè)置，客戶可按自身產(chǎn)品的靈敏度要求作調(diào)整。

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