【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 2019-6-23 10:35

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ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 10:49

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 11:05

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 11:09

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 12:26

實驗三十四：三色LED交通燈模塊（紅綠黃燈）

LED發(fā)光二極管
LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 12:49

最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光視效能的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 14:17

LED燈主要特點
1、節(jié)能：白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4.
2、長壽：壽命可達10萬小時以上，對普通家庭照明可謂"一勞永逸"。
3、可以工作在高速狀態(tài)：節(jié)能燈如果頻繁的啟動或關斷，燈絲就會發(fā)黑，很快的壞掉，所以更加安全。
4、固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很好運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設備中，不怕振動。
5、led技術正日新月異的在進步，它的發(fā)光效率正在取得驚人的突破，價格也在不斷的降低。一個白光LED進入家庭的時代正在迅速到來。
6、環(huán)保，沒有汞的有害物質。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收。
7、配光技術使LED點光源擴展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果，消除視覺疲勞。
8、透鏡與燈罩一體化設計。透鏡同時具備聚光與防護作用，避免了光的重復浪費，讓產品更加簡潔美觀。
9、大功率led平面集群封裝，及散熱器與燈座一體化設計。充分保障了led散熱要求及使用壽命，從根本上滿足了LED燈具結構及造型的任意設計，極具LED燈具的鮮明特色。
10、節(jié)能顯著。采用超高亮大功率led光源，配合高效率電源，比傳統(tǒng)白熾燈節(jié)電80%以上，相同功率下亮度是白熾燈的10倍。
11、超長壽命50,000小時以上，是傳統(tǒng)鎢絲燈的50倍以上。LED采用高可靠的先進封裝工藝—共晶焊，充分保障LED的超長壽命。
12、無頻閃。純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺疲勞。
13、綠色環(huán)保。不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何污染。
14、耐沖擊，抗雷力強，無紫外線（UV）和紅外線（IR）輻射。無燈絲及玻璃外殼，沒有傳統(tǒng)燈管碎裂問題，對人體無傷害、無輻射。
15、低熱電壓下工作，安全可靠。表面溫度≤60℃（環(huán)境溫度Ta=25℃時）。
16、寬電壓范圍，全球通用LED燈。85V~ 264VAC全電壓范圍恒流，保證壽命及亮度不受電壓波動影響。
17、采用PWM恒流技術，效率高，熱量低，恒流精度高。
18、降低線路損耗，對電網無污染。功率因數≥0.9，諧波失真≤20%，EMI符合全球指標，降低了供電線路的電能損耗和避免了對電網的高頻干擾污染。
19、通用標準燈頭，可直接替換現有鹵素燈、白熾燈、熒光燈。
20、發(fā)光視效能率可高達80lm/w，多種LED燈色溫可選，顯色指數高，顯色性好。
21、國家越來越重視照明節(jié)能及環(huán)保問題，已經在大力推行使用LED燈具了。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 14:23

發(fā)光二極管可以分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負阻發(fā)光二極管等。LED的控制模式有恒流和恒壓兩種，有多種調光方式，比如模擬調光和PWM調光，大多數的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩(wěn)定，不易受VF的變化，可以延長LED燈具的使用壽命。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 14:33

交通燈
交通燈有兩種，給機動車看的叫機動車燈，通常指由紅、黃、綠（綠為藍綠）三種顏色燈組成用來指揮交通通行的信號燈。綠燈亮時，準許車輛通行，黃燈黃閃時，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行；沒有通過的應該減速慢行到停車線前停止并等待，紅燈亮時，禁止車輛通行。給行人看的叫人行橫道燈，通常指由紅、綠（綠為藍綠）二種顏色燈組成用來指揮交通通行的信號燈，紅燈停，綠燈行。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 14:56

一些交通燈控制電路圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 15:03

三色LED交通燈模塊（紅綠黃燈）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 15:10

尺寸：56*21*11mm
固定孔：3mm
孔距：15mm
顏色：紅黃綠
LED：8mm *3
亮度：普通亮度
電壓：5V
輸入：數字電平
接口：共陰極紅黃綠單獨控制
平臺：Arduino、單片機

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 15:21

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 15:49

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（34）
實驗三十四：三色LED交通燈模塊（紅綠黃燈）
*/
int redled =11;
int yellowled =12;
int greenled =13;
void setup()
{
pinMode(redled, OUTPUT);
pinMode(yellowled, OUTPUT);
pinMode(greenled, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(redled, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(redled, LOW);
digitalWrite(yellowled, HIGH);
delay(200);
digitalWrite(yellowled, LOW);
digitalWrite(greenled, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(greenled, LOW);
}

復制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 16:10

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 16:10

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 16:38

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（34）
實驗三十四：三色LED交通燈模塊（紅綠黃燈）實驗之二
*/
int redled =11;
int yellowled =12;
int greenled =13;
void setup()
{
pinMode(redled, OUTPUT);
pinMode(yellowled, OUTPUT);
pinMode(greenled, OUTPUT);
}
void loop()
{
changeLights();
delay(15000);
}
void changeLights()
{
digitalWrite(greenled, LOW);
digitalWrite(yellowled, HIGH);
delay(3000);
digitalWrite(yellowled, LOW);
digitalWrite(redled, HIGH);
delay(5000);
digitalWrite(yellowled, HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(yellowled, LOW);
digitalWrite(redled, LOW);
digitalWrite(greenled, HIGH);
delay(3000);
}

復制代碼

ID:282095 · 發(fā)表于 2019-6-23 16:47

都是比較基礎的內容

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 18:23

實驗三十五：模擬量聲音傳感器模塊（4線制波形）

駐極體話筒
駐極體話筒也稱駐極體傳聲器，它是利用駐極體材料制成的一種特殊電容式“聲—電”轉換器件。其主要特點是體積小、結構簡單、頻響寬、靈敏度高、耐震動、價格便宜。駐極體話筒是目前最常用的傳聲器之一，在各種傳聲、聲控和通信設備（如無線話筒、盒式錄音機、聲控電燈開關、電話機、手機、多媒體電腦等）中應用非常普遍。電子愛好者在制作或維修各種具有“聲—電”轉換功能的電路時，不可避免地要跟駐極體話筒打交道，掌握駐極體話筒的識別與正確使用方法是很有必要的。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 19:52

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 20:00

內部結構
駐極體話筒的內部結構如圖所示，它主要由“聲—電”轉換和阻抗變換兩部分組成。“聲—電”轉換的關鍵元件是駐極體振動膜片，它以一片極薄的塑料膜片作為基片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金屬薄膜，然后再經過高壓電場“駐極”處理后，在兩面形成可長期保持的異性電荷——這就是“駐極體”（也稱“永久電荷體”）一詞的來歷。振動膜片的金屬薄膜面向外（正對音孔），并與話筒金屬外殼相連；另一面靠近帶有氣孔的金屬極板，其間用很薄的塑料絕緣墊圈隔離開。這樣，振動膜片與金屬極板之間就形成了一個本身具有靜電場的電容——可見駐極體話筒實際上是一種特殊的、無需外接極化電壓的電容式話筒。金屬極板與專用場效應管的柵極G相接，場效應管的源極S和漏極D作為話筒的引出電極。這樣，加上金屬外殼，駐極體話筒一共有3個引出電極，其內部電路如圖所示。如果將場效應管的源極S（或漏極D）與金屬外殼接通，就使得話筒只剩下了2個引出電極。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-23 20:03

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 07:03

主要參數
（1）工作電壓（UDS）。這是指駐極體話筒正常工作時，所必須施加在話筒兩端的最小直流工作電壓。該參數視型號不同而有所不同，即使是同一種型號也有較大的離散性，通常廠家給出的典型值有1.5V、3V和4.5V這3種。
（2）工作電流（IDS）。這是指駐極體話筒靜態(tài)時所通過的直流電流，它實際上就是內部場效應管的靜態(tài)電流。與工作電壓類似，工作電流的離散性也較大，通常在0.1～1mA。
（3）最大工作電壓（UMDS）。這是指駐極體話筒內部場效應管漏、源極兩端所能夠承受的最大直流電壓。超過該極限電壓時，場效應管就會被擊穿損壞。
（4）靈敏度。這是指話筒在一定的外部聲壓作用下所能產生音頻信號電壓的大小，其單位通常用mV/Pa（毫伏/帕）或dB（0dB=1000mV/Pa）。一般駐極體話筒的靈敏度多在0.5～10mV/Pa或-66～-40dB范圍內。話筒靈敏度越高，在相同大小的聲音下所輸出的音頻信號幅度也越大。
（5）頻率響應。也稱頻率特性，是指話筒的靈敏度隨聲音頻率變化而變化的特性，常用曲線來表示。一般說來，當聲音頻率超出廠家給出的上、下限頻率時，話筒的靈敏度會明顯下降。駐極體話筒的頻率響應一般較為平坦，其普通產品頻率響應較好（即靈敏度比較均衡）的范圍在100Hz～10kHz，質量較好的話筒為40Hz～15kHz，優(yōu)質話筒可達20Hz～20kHz。
（6）輸出阻抗。這是指話筒在一定的頻率（1kHz）下輸出端所具有的交流阻抗。駐極體話筒經過內部場效應管的阻抗變換，其輸出阻抗一般小于3kΩ。
（7）固有噪聲。這是指在沒有外界聲音時話筒所輸出的噪聲信號電壓。話筒的固有噪聲越大，工作時輸出信號中混有的噪聲就越大。一般駐極體話筒的固有噪聲都很小，為微伏級電壓。
（8）指向性。也叫方向性，是指話筒靈敏度隨聲波入射方向變化而變化的特性。話筒的指向性分單向性、雙向性和全向性3種。單向性話筒的正面對聲波的靈敏度明顯高于其他方向，并且根據指向特性曲線形狀，可細分為心形、超心形和超指向形3種；雙向性話筒在前、后方向的靈敏度均高于其他方向；全向性話筒對來自四面八方的聲波都有基本相同的靈敏度。常用的機裝型駐極體話筒絕大多數是全向性話筒。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 07:10

鵬博士PBs 發(fā)表于 2019-6-23 16:47
都是比較基礎的內容

謝謝鼓勵，我是個學編程的新人，也是個傳感器與模塊的收藏者，手頭已有近七十種的實物，一直想找個機會，都學習一下，積累點資料，也做做小實驗試試看。就是工作量有點大，困難不少，不知能堅持多久，呵呵

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 07:22

引腳識別
駐極體話筒的引腳識別方法很簡單，無論是直插式、引線式或焊腳式，其底面一般均是印制電路板，如圖所示。對于印制電路板上面有2部分敷銅的駐極體話筒，與金屬外殼相通的敷銅應為“接地端”，另一敷銅則為“電源/信號輸出端”（有“漏極D輸出”和“源極S輸出”之分）。對于印制電路板上面有3部分敷銅的駐極體話筒，除了與金屬外殼相通的敷銅仍然為“接地端”外，其余2部分敷銅分別為“S端”和“D端”。有時引線式話筒的印制電路板被封裝在外殼內部，無法看到（如國產CRZ2-9B型），這時可通過引線來識別：屏蔽線為“接地端”，屏蔽線中間的2根芯線分別為“D端”（紅色線）和“S端”（藍色線）。如果只有1根芯線（如國產CRZ2-9型），則該引線肯定為“電源/信號輸出端”。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 08:17

駐極體話筒應用電路

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 08:41

模擬量聲音傳感器模塊（四線制）

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 08:46

一、工作電壓：直流4--6伏
二、主要芯片：LM393、駐極體話筒
三、模塊尺寸：23mm X13mm X 10mm 長X寬X高
四、用于聲音檢測，模塊有2個輸出：
1、AO，模擬量輸出，實時輸出麥克風的電壓信號
2、DO，當聲音強度到達某個閥值時，輸出高低電平信號【閥值-靈敏度可以通過電位器調節(jié)】

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 08:50

電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 09:22

模塊特點
1、一路音頻信號輸出，檢測到聲音輸出音頻信號
2、有3mm的安裝螺絲孔
3、使用5v直流電源供電
4、模擬量電壓信號輸出，信號幅度VCC/2
5、有閥值翻轉電平輸出
6、高感度麥克風，靈敏度高
7、兩路紅色LED指示：POWER和SENSOR。POWER：上電即亮。SENSOR: 當麥克風感測的聲音達到一定值時，此LED亮。
8、內置放大電路，增益可調，性能穩(wěn)定
9、能直接輸出線性模擬量，AD采集的時候，就更加方便了，解決了很多客戶，直接采集波形的痛苦。也可以直接作為分貝傳感器使用
10、能檢測聲音大小，是否有聲音，口哨聲，可檢測聲音強度；但不能識別特殊頻率。
11、可以用于聲控燈，配合光敏傳感器做聲光報警，以及聲音放大，聲音檢測的場合。

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 09:39

接口定義
1. AO: 傳感器模擬量輸出
2. GND: 接地
3. VCC: 電源輸入,范圍: 3V-24V
4. DO: 數字量輸出(比較器輸出)

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 09:54

為做這次實驗，采購了三只傳感器做備份

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 10:49

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（35）
實驗三十五：模擬量聲音傳感器模塊（4線制波形）之一
*/
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(A0,INPUT);
pinMode(3,OUTPUT);
}
void loop() {
analogWrite(3, (map(analogRead(A0), 0, 1023, 235, 0)));
Serial.println((map(analogRead(A0), 0, 1023, 1023, 0)));
delay(500);
}

復制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 10:53

幾乎輸出一條直線，實驗失敗

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 12:00

進一步簡化了程序，對這模塊（普通低端的）也不再抱什么希望了

/*
【Arduino】37種傳感器模塊系列實驗（35）
實驗三十五：模擬量聲音傳感器模塊（4線制波形）之二
*/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(A0,INPUT);
}
void loop()
{
Serial.println(analogRead(A0));
delay(100);
}

復制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 12:03

環(huán)境噪聲的波形

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 12:06

放音樂的波形

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 12:08

比較極端的情況，敲桌子，大聲喊叫.......

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 12:30

實驗結論，這個模塊太簡陋了，由于有帶393比較器，更適合數字量輸出（其A0端只是擺設），比如做聲控開關，靈敏度還行

ID:513258 · 發(fā)表于 2019-6-24 15:39

實驗三十六：WS2812B智能外控集成LED四位彩燈模塊（內置驅動IC）

WS2813B
是一個集控制電路與發(fā)光電路于一體的智能外控LED光源。其外型與一個5050LED燈珠相同，每個元件即為一個像素點。像素點內部包含了智能數字接口數據鎖存信號整形放大驅動電路，還包含有高精度的內部振蕩器和12V高壓可編程定電流控制部分，有效保證了像素點光的顏色高度一致。

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【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）