37개의 센서와 모듈에 대한 언급이 인터넷에 널리 퍼졌고 실제로 Arduino와 호환되는 센서 모듈은 37개 이상이어야 합니다. 지식의 개념에 따라 (실습해야 함) 학습과 의사 소통을 위해 일부 센서 및 액추에이터 모듈을 손에 축적했다는 사실을 고려하여 여기에 더 많은 노력을 기울일 것입니다. 하나씩 실험 성공 여부에 관계없이 기록됩니다 —— 작은 진전이나 해결할 수없는 문제, 벽돌을 던지고 옥에 불을 붙일 수 있기를 바랍니다.
[아두이노] 센서 모듈 시리즈 168종 실험(데이터 코드 + 시뮬레이션 프로그래밍 + 그래픽 프로그래밍)
실험 24: 수위 센서 낙하 센서 수심 감지 모듈 수위 감지 모듈 수심 센서
지식 포인트: 물, 수위 및 수위 센서
1. 물(Water)
물(화학식 H2O)은 수소와 산소로 구성된 무기 물질로 무독성이며 마실 수 있습니다. 상온 상압하에서 무색, 무취, 투명한 액체로 인간 생명의 근원이자 생명 유지에 중요한 물질로 일컬어지며 산화수소라고도 한다.
물은 지구상에서 가장 흔한 물질 중 하나로 지구 표면의 71%를 덮고 있습니다. 무기화합물과 인간을 포함한 모든 생명의 생존에 중요한 자원이며, 유기체의 가장 중요한 구성요소이기도 하다.
순수한 물은 전기를 매우 약하게 전도하며 매우 약한 전해질입니다. 일상 생활에서 물은 다른 전해질을 용해하고 더 많은 음이온과 양이온을 가지고 있기 때문에 더 분명한 전도성을 가지고 있습니다.
2. 수위(수위)
1. 수위란 일정한 기저면에 대한 자유수면의 높이를 말하며 수면에서 하천 바닥까지의 거리를 수심이라 한다. 수위를 산정하는데 사용되는 기점은 0수위기저로서 일정한 특징적인 해발고도가 될 수 있는데 이를 절대기저라고 하며 일반적으로 사용되는 것은 황해기저이며 특정 지점의 표고를 사용할 수도 있다. 스테이션 베이스 표면이라고 하는 수위의 영점을 계산하기 위한 기준으로 사용합니다. 수위는 수역의 수역을 반영하는 가장 직관적인 요소이며 수위의 변화는 주로 수체의 증감에 의해 발생한다. 수위 수위곡선은 어떤 장소에서 시간에 따라 변화하는 수위의 곡선으로 가로축은 시간, 세로축은 수위이다.
2. 수위는 특정 기저면에 대한 수체(예: 강, 호수, 저수지, 늪 등)의 자유수면의 높이입니다. 일반적으로 베이스 레벨을 시작 평면으로 하고 이 베이스 레벨을 베이스 평면이라고도 합니다. 기본 레벨의 선택이 다르기 때문에 표고도 다르며 측량 작업에서 일반적으로 지오이드를 표고 기준으로 사용합니다. 지오이드는 평균 해수면과 확장된 전지구적 수준으로 이론적으로는 연속적으로 닫힌 표면입니다. 그러나 이와 같이 세계적으로 통일된 지오이드를 실제로 얻을 수 없으며, 국가는 특정 해안 지역의 특징적인 해수면을 기준으로만 사용할 수 있습니다. 이러한 기준점을 절대 기준점이라고도 합니다.또한 수문 측량에는 절대 기본 기준 외에도 가상 기준점, 스테이션 기준점 및 고정 기준점이 포함됩니다. 일반적으로 수위를 표현하는 데 사용되는 기준면에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 절대 기준면이고 다른 하나는 스테이션 기준면입니다. 현재 중국이 채택하고 있는 절대 기준면은 황해의 기준면으로, 황해 어귀에 있는 연안 위치의 특징적인 해수면을 영점으로 하고 있다. 과거에는 우송기지를 이용하였는데, 각 관측소의 수위 비교를 용이하게 하기 위하여 「수문연보」에는 황해와 우송기지의 환산관계를 표시하였다. 예를 들어, 창사 수위 관측소는 우송 기지를 기준으로 황해 기지의 시작 수위로 변환한 다음 황해 기지 위의 수위 = 현재 관측된 수위(우송 기지) - 2.280미터의 역사기지는 수위측정기지 전용의 고정기지로, 수위고도는 수년에 걸쳐 가장 낮은 수위 또는 강바닥의 가장 낮은 점보다 약간 낮은 영점으로 계산됩니다. 여러 관측소의 수위 비교를 용이하게 하기 위해 수문자료 공표 시 기저위와 절대기저위의 관계를 표시하고 변환관계는 관측소 기저위의 수위를 절대기저로 환산할 수 있다. 수준.
3. 수위는 수체 및 유수량의 변화를 반영하는 중요한 상징으로서 수문조사의 가장 기본적인 관측요소이자 수문국의 일상적인 관측항목이다. 수위 관측 데이터는 제방, 저수지, 발전소, 둑, 관개, 배수, 수로, 교량 및 기타 프로젝트의 계획, 설계 및 건설에 직접 적용될 수 있습니다. 수위는 홍수조절과 가뭄구호를 위한 주요 기반이며, 수위자료는 저수지, 제방 등 홍수조절에 중요한 데이터로 홍수조절 및 긴급구조의 주요 기반이 되며, 수문여건 숙달과 수문예보의 기반이 된다. 동시에 수위는 다른 수문 요소를 계산하고 변화 과정을 마스터하기 위한 간접적인 데이터이기도 합니다. 수문 조사에서 수위는 수위와 유속의 관계를 통해 수위에서 유속을 계산하거나 유속을 통해 토사 이송 속도를 계산하는 등 다른 수문 요소를 직간접 적으로 계산하는 데 자주 사용됩니다. ; 다른 수문 요소의 변화 특성을 결정하기 위해 수위 등에서 수면 기울기를 계산합니다. 수위 관찰에서 "사양"을 양심적으로 구현해야 하며 발견된 문제를 적시에 제거하여 관찰 데이터를 정확하고 신뢰할 수 있게 만들어야 한다는 것을 알 수 있습니다. 동시에 수위 데이터의 연속성을 보장하고 홍수 최고점과 상승 및 상승 지점을 놓치지 않아야 하며 갑자기 오르락 내리락하는 홍수에 더 많은 주의를 기울여야 합니다.
3. 수위센서(Water level sensor)
1. 수위센서란 측정지점의 수위 파라미터를 실시간으로 해당 전력신호로 변환할 수 있는 기기를 말한다. 작동 원리는 컨테이너의 수위 센서가 감지된 수위 신호를 컨트롤러로 전송하고 컨트롤러의 컴퓨터가 측정된 수위 신호를 설정된 신호와 비교하여 편차를 얻은 다음 특성에 따라 편차, 컨트롤러에 보고 급수 전기 밸브는 컨테이너가 설정된 수위에 도달하도록 "열림" 및 "닫힘" 명령을 내립니다. 급수 프로그램이 완료되면 온도 조절부의 컴퓨터가 열 매체를 공급하는 전기 밸브에 "열림" 명령을 보내 시스템이 용기의 물을 가열하기 시작합니다. 설정 온도로. 컨트롤러는 밸브를 닫고 열원을 차단하라는 명령을 내리고 시스템은 열 보존 상태로 들어갑니다. 프로그래밍 과정에서 시스템이 안전한 수위에 도달하지 않을 때 열원을 제어하는 전기 조절 밸브가 열리지 않도록 하여 열 손실 및 사고를 방지하십시오. 급수 풀, 배수 풀, 수처리 풀, 우물, 물 탱크 용 수처리 공장, 정유 공장, 화학 공장, 유리 공장, 하수 처리 공장, 고층 급수 시스템, 저수지, 강, 바다 등에 널리 사용됩니다. , 물 탱크, 유정, 탱크, 오일 풀 및 다양한 액체의 정적 및 동적 액체 레벨의 측정 및 제어. 수위 모니터링 시스템에서 수중 수위 센서의 적용을 설명하는 예:
2. 작동 원리: 컨테이너의 수위 센서는 감지된 수위 신호를 컨트롤러로 전송하고 컨트롤러의 컴퓨터는 측정된 수위 신호를 설정된 신호와 비교하여 편차를 얻은 다음 특성에 따라 편차, 전송 급수 전기 밸브는 컨테이너가 설정된 수위에 도달하도록 "열림" 및 "닫힘" 명령을 내립니다. 급수 프로그램이 완료되면 온도 조절부의 컴퓨터가 열 매체를 공급하는 전기 밸브에 "열림" 명령을 보내 시스템이 용기의 물을 가열하기 시작합니다. 설정 온도로. 컨트롤러는 밸브를 닫고 열원을 차단하라는 명령을 내리고 시스템은 열 보존 상태로 들어갑니다. 프로그래밍 과정에서 시스템이 안전한 수위에 도달하지 않을 때 열원을 제어하는 전기 조절 밸브가 열리지 않도록 하여 열 손실 및 사고를 방지하십시오.
지식 포인트: 수위 센서 모듈
1. 워터 센서 수위(수위) 센서는 사용이 간편하고 소형이며 경량이며 비용 효율적인 수위/물방울 인식 감지 센서로 일련의 노출된 병렬 와이어 추적 수위를 판단하기 위해 물의 양을 측정합니다. 수위를 아날로그 신호로 쉽게 변환하고 출력 아날로그 값을 프로그램의 기능으로 직접 적용하여 수위 경보 효과를 얻을 수 있습니다.낮은 전력 소비와 감도는 또 다른 주요 특징입니다. Arduino 컨트롤러를 사용하면 애플리케이션을 위해 센서 확장 보드에 직접 연결할 수 있으며 그 효과는 더 분명합니다.
2. 온수기가 폭발했거나 잠수할 수 있는 전자 장치를 만들려고 시도한 적이 있다면 주변에 물이 있는지 감지하는 것이 얼마나 중요한지 알 것입니다. 이 수위 센서로 그렇게 할 수 있습니다! 센서를 사용하여 수위를 측정하고 섬프를 모니터링하며 강우량을 감지하거나 누수를 감지할 수 있습니다.
센서에는 노출된 구리 트레이스 10개가 있으며 그 중 5개는 전원 트레이스이고 5개는 감지 트레이스입니다. 두 전력 트레이스마다 감지 트레이스가 있도록 트레이스가 인터리브됩니다. 일반적으로 이러한 흔적은 연결되어 있지 않지만 물에 잠기면 물에 의해 연결됩니다. 보드에 전원이 공급되면 켜지는 전원 LED가 보드에 있습니다.
3. 수위 센서는 어떻게 작동합니까?
수위 센서의 작동 원리는 매우 간단합니다. 일련의 노출된 병렬 도체는 수위에 따라 저항이 변하는 가변 저항(전위차계와 같은) 역할을 합니다. 저항의 변화는 센서 상단에서 수면까지의 거리에 해당합니다.
저항은 다음과 같은 이유로 물의 높이에 반비례합니다.
센서가 더 많은 물에 잠길수록 전도성이 좋아지고 저항이 낮아지고 연결된 전기 값이 커집니다.
센서가 잠긴 물이 적을수록 전도성이 떨어지고 저항이 커지고 연결된 전기의 값이 작아집니다.
센서는 저항에 따라 출력 전압을 생성하고 측정을 통해 수위가 얼마나 높거나 낮은지 결정할 수 있습니다.
그러나 순수한 물은 전도성이 없으며 물을 전도성으로 만드는 것은 물의 미네랄과 불순물입니다. 그렇기 때문에 실험에서 얻은 값이 다른 사람의 실험 값과 다를 수 있습니다. 빗방울 센서도 같은 원리로 배열된 동선 표면에 빗방울을 연결해 전도성 전기를 발생시키면 아날로그 신호에 변화가 생긴다.
4. 모듈의 주요 매개변수
(1) 작동 전압: 5V
(2) 작동 전류: <20ma
(3) 인터페이스: 아날로그 S
(4) 감지 보드의 너비: 40mm×16mm
(5) 작동 온도: 10°~30 °
(6 ) 무게: 3g
(7) 크기: 65mm×20mm×8mm
(8) 아두이노 호환 인터페이스
(9) 저전력 소비
(10) 고감도
(11) 출력 전압 신호: 0~4.2V
(12) 감지된 수위는 0-4cm입니다
5. 모듈 인터페이스 설명(3선식 시스템)
(1) S 스위치 신호 출력(0 및 1)
(2) - 전원 공급 장치의 음극에 연결 GND
(3) + 전원 공급 장치의 양극에 연결 VCC 3.3-5V
! ! 사용 과정에서 수위 센서/빗방울 센서의 구리선 배열 부분을 제외하고 다른 노출된 회로 기판 위치는 모듈의 단락 및 연소를 방지하기 위해 방수 처리되어야 합니다!
수위센서 모듈 실험환경
1. 수위센서 모듈 실험에 필요한 하드웨어 목록
수위 센서 모듈 X2
Arduino Uno 개발 보드 X1
여러 DuPont 라인(10개 준비)
하이 레벨 트리거 활성 부저 모듈 X1
LED 발광 다이오드(녹색, 파란색) X2
5MM 3색 RGB 풀 컬러 LED 모듈 X1
고전력 플랫 트리거 단일 채널 5V 릴레이 모듈 X1
Proto Shield 프로토타입 확장 보드(미니 브레드보드 포함) X1
2. 수위 센서 모듈 실험
코드 프로그래밍에 필요한 소프트웨어 플랫폼 Arduino IDE(버전 1.8.19)
시뮬레이션 프로그래밍 Linkboy(버전 V4.6.3)
그래픽 프로그래밍 Mind+(버전 V1.7.0 RC2.0) 및 게임을 통한 학습(온라인 플랫폼)
3. 실험 결선도
수위 센서 모듈에 대한 여러 실험
1. 절차 1: 수위 센서 모듈의 간단한 테스트
(1) Arduino 참조 오픈 소스 코드
/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
程序一：水位传感器模块的简易测试
*/
void setup() {
Serial.begin(9600); // 设置串口波特率为9600
pinMode(A0, INPUT); // 模块连接引脚A0，并设置为输入模式
}
void loop() {
Serial.print("水位传感器值:");
//将读取的A0模拟值输出到串口监视器
Serial.println(analogRead(A0));
delay(500); //延时500毫秒
}
(2) 실험용 직렬 포트의 반환 상태(컵에 물이 없음)
(3) Arduino IDE - 도구 - 직렬 포트 플로터를 열어 실험 파형 보기
(4) 실험용 직렬 포트 플로터의 복귀 상태(컵에 물이 없을 때의 파형)
(5) 실험 장면도
