【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 10:26

規格：
1.PCB尺寸：47mm(長)*19mm(寬)*1.6mm(厚)
2.LED：5mm紅發紅發光二極管
3.排阻阻值470歐姆或者1000歐姆

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 10:47

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 10:50

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 10:54

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（56）
實驗五十六： 8路LED流水燈跑馬燈模塊SUNLEPHANT
*/
int BASE = 6 ;
int NUM = 8;
void setup()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
pinMode(i, OUTPUT);
}
}
void loop()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
digitalWrite(i, LOW);
delay(200);
}
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
digitalWrite(i, HIGH);
delay(200);
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 10:56

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 11:15

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（56）
實驗五十六： 8路LED流水燈跑馬燈模塊SUNLEPHANT
程序之二，流水燈效果：全滅的燈逐個往一邊點亮，再逐
個往開始端滅掉，循環即可，當然也可以其它效果，可自己設定
*/
int led1 = 6;
int led2 = 7;
int led3 = 8;
int led4 = 9;
int led5 = 10;
int led6 = 11;
int led7 = 12;
int led8 = 13;
int i;
void setup() {
for (i = 6; i < 14; i++)
{
pinMode(i, OUTPUT);
}
}
void loop() {
for (i = 5; i < 14; i++)
{
digitalWrite(i, HIGH);
delay(100);
} for (i = 13; i > 5; i--)
{
digitalWrite(i, LOW);
delay(100);
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 11:30

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（56）
實驗五十六： 8路LED流水燈跑馬燈模塊SUNLEPHANT
程序之三，控制多個LED實現多種閃爍效果
*/
int led1 = 6;
int led2 = 7;
int led3 = 8;
int led4 = 9;
int led5 = 10;
int led6 = 11;
int led7 = 12;
int led8 = 13;
int n;
void setup()
{
for(n=6;n<=13;n++)
{
pinMode(n, OUTPUT);
}
}
void loop()
{
turn1();
clean();
turn2();
clean();
turn3();
clean();
}
void turn1()
{
for(n=6;n<=13;n++)
{
digitalWrite(n,HIGH);
delay(300);
}
for(n=6;n<=13;n++)
{
digitalWrite(n,LOW);
delay(300);
}
}
void turn2()
{ for(int x=0;x<=2;x++)
{
for(n=6;n<=13;n++)
{
digitalWrite(n,HIGH);
}
delay(300);
for(n=6;n<=13;n++)
{
digitalWrite(n,LOW);
}
delay(300);
}
}
void turn3()
{
for(int x=0;x<=2;x++)
{
digitalWrite(6,HIGH);
digitalWrite(7,HIGH);
for(n=8;n<=13;n++){
digitalWrite(n,LOW);
}
delay(300);
digitalWrite(10,HIGH);
digitalWrite(11,HIGH);
digitalWrite(6,LOW);
digitalWrite(7,LOW);
digitalWrite(8,LOW);
digitalWrite(9,LOW);
digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(13,LOW);
delay(300);
digitalWrite(12,HIGH);
digitalWrite(13,HIGH);
for(n=6;n<=11;n++){
digitalWrite(n,LOW);
}
delay(300);
}
}
void clean()
{ for(n=6;n<=13;n++)
{
digitalWrite(n,LOW);
}
delay(300);
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2019-7-12 19:16

實驗五十七：四檔脈沖頻率占空比可調模塊矩形波信號發生器（NE555）

NE555 （Timer IC）
為8腳時基集成電路，大約在1971年由Signetics Corporation發布，在當時是唯一非�？焖偾疑虡I化的Timer IC，在往后的40年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電路，后來基于CMOS技術版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規格的NE555依然正常的在市場上供應，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位功能并沒變化，所以到目前都可直接的代用。NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數的電阻和電容，便可產生數位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 07:19

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 07:35

工作原理
555定時器由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。R1、R2、R3對供電Vcc分壓，使N1比較器基準端（同相輸入端）電壓為1/3Vcc，N2基準端（反相輸入端）電壓為2/3Vcc。芯片5腳為調整端，接入上拉或下拉電阻時，可改變兩個基準端電壓的高低。兩路比較器的輸出端與R-S觸發器的置位和復位相接，從而決定芯片3腳輸出端的電平狀態。當芯片2腳（/TR端）輸入信號電壓低于1/3Vcc時，N1輸出端為“0”，R-S觸發器被置位，芯片3腳變高電平，（在復位信號未輸入之前）并保持；當芯片6腳輸入電壓高于2/3Vcc時，N2輸出端為“1”，R-S觸發器被復位（在置位信號未輸入之前）并保持。芯片4為優先復位端（低電平有效），不用時可接Vcc。顯然，作為開關電路應用時，只要控制芯片2腳電壓低于1/3Vcc，電路處于“開”態（3腳為“1”）；控制芯片6腳高于2/3Vcc，電路即處于“關”態（3腳為“0”），即為開關（雙穩態）電路。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 07:43

主要特點
1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。
2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。
3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。
4.它的計時精確度高、溫度穩定度佳，且價格便宜。
5.NE555時基電路，為電壓比較器和R-S基本觸發器的混成電路，可方便地構成單穩態（延時、定時）電路、雙穩態（開關）電路及無穩態（振蕩）電路。其構成電路之簡便和應用之廣，素有“萬能電路”之稱。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 08:01

555主要由兩個電壓比較器，RS觸發器，一個三極管，三個5k電阻組成
1：電源負極 2：觸發 3：輸出 4：復位 (低電平有效)
5：控制 6：閾值 7：放電 8：電源正極

1腳為接地端；2腳為低電平觸發端，由此輸入低電平觸發脈沖；6腳為高電平觸發端，由此輸入高電平觸發脈沖；4腳為復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時器直接復位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅動繼電器、發光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V—18V范圍內使用。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 08:06

四檔脈沖頻率占空比可調模塊

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 08:31

模塊說明
1、尺寸：3.1CM*2.2CM
1、主要芯片：NE555；
2、輸入電壓:5V-15VDC。5V供電時，輸出電流可以在15MA左右；12V供電時，輸出電流可以在35MA左右；
3、輸入電流：≥100MA
4、輸出幅度：4.2V V-PP至11.4V V-PP.（根據輸入電壓不同，輸出幅度會不一樣）
5、ZUI大輸出電流：≥15MA（5V供電，V-PP大于50%時），≥35MA（12V供電，V-PP大于50%時）

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 08:39

模塊電原理圖

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 08:44

頻率計算公式

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 08:47

模塊適用范圍
1.用作方波信號發生器，產生方波信號供實驗開發使用。
2.用來產生驅動步進電機驅動器的方波信號。
3.產生可調脈沖供MCU使用。
4.產生可調脈沖，控制相關的電路。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 09:31

模塊特點
1、輸出帶LED指示，有沒有輸出直接明了（低電平時LED量，高電平LED滅，頻率比較低時LED閃爍）；
2、輸出頻率范圍檔次可選，使輸出頻率更連續可調；
低頻檔：1Hz～50Hz
中頻檔：50Hz～1kHz
中高頻檔：1KHz～10kHz
高頻檔：10kHz～200kHz
3、輸出占空比可以微調，占空比和頻率不是分別可調的，調占空比會改變頻率
4、輸出頻率可調
周期T=0.7(RA+2RB)C （RA、RB為0-10K可調）
低頻檔時C=0.001UF
中頻檔時C=0.1UF
中高頻檔C=1UF
高頻檔時C=100UF
因此波形的頻率可以自己計算。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 09:39

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 11:49

注意事項
使用跳線帽更改頻率時，請先斷電，待跳帽接好后再重新上電。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 12:15

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 12:51

/*
【Arduino】66種傳感器模塊系列實驗（57）
實驗五十七：四檔脈沖頻率占空比可調矩形波模塊（NE555）
試試看波形如何
*/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(A0,INPUT);
}
void loop()
{
int val;
val=analogRead(A0);
Serial.println(val,DEC);
delay(100);
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 12:53

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 13:05

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 13:20

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 13:39

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 14:28

本帖最后由 eagler8 于 2019-7-22 15:05 編輯

實驗五十八： HC-SR04超聲波測距傳感器模塊（4鎮通用款）

超聲波探頭
是在超聲波檢測過程中發射和接收超聲波的裝置。探頭的性能直接影響超聲波的特性，影響超聲波的檢測性能。在超聲檢測中使用的探頭，是利用材料的壓電效應實現電能、聲能轉換的換能器。探頭中的關鍵部件是晶片，晶片是一個具有壓電效應的單晶或者多晶體薄片，它的作用是將電能和聲能互相轉換。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 15:10

菲律賓眼鏡猴會用超聲波進行交流
菲律賓眼鏡猴因為一雙又圓又大且水汪汪的茶色大眼睛而被人們所知，在人們的印象中它有著讓人難以置信的小型身材，在它們小小的臉龐上，長著兩只圓溜溜的特別大的眼睛，眼珠的直徑可以超過1厘米，和它的小身體很不相稱，好像戴著一副特大的舊式老花眼鏡。所以，人們給它起了一個十分形象的名字：眼鏡猴。它們大多時候都是“沉默寡言”的形象。但來自加利福尼亞洪堡加州州立大學的科學家近日研究發現，其實菲律賓眼鏡猴是不折不扣的“話匣子”，它們時刻都在發出一種超聲波，只不過捕食者無法聽到而已。據了解，研究人員發現這種眼鏡猴發出聲音的“最小頻率”可達到67千赫，比陸地上任何一種嚙齒動物和蝙蝠發出的音量都要高很多，甚至偶爾還能飆升到70千赫。眾所周知，任何聲音只要達到20千赫以上，就很難被人們所聽見，就連聽力一向很敏銳的狗，也只能聽到23千赫的聲音。而眼鏡猴甚至可以直接聽到90千赫的聲音。最為特別的是，在眼鏡猴的群體中彼此傳遞著一種秘密的語言，這種語言會提醒對方注意捕食者的危險。研究人員表示，超聲波的音頻對信號發出者和接受者都十分有用，因為這樣捕食者就很難從聲音的來源進行定位，這樣尋找起來就十分有難度了。甚至眼鏡猴還可以在獵物旁“竊竊私語”，它們所捕捉的典型獵物為蟋蟀、螳螂、以及蛾子等昆蟲，最為特別的是，眼鏡猴還能自動屏蔽使它們分散注意力的低周波叢林噪音。研究人員表示，在動物王國不僅眼鏡猴有這樣的超能力，鯨魚和貓也同樣能夠在超聲波范圍內彼此溝通交流。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 15:23

超聲波
蝙蝠和某些海洋動物都能夠利用高頻率的聲音進行回聲定位或信息交流。它們能通過口腔或鼻腔把從喉部產生的超聲波發射出去，利用折回的聲波來定向，并判定附近物體的位置、大小以及是否在移動。超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大于人的聽覺上限而得名�？茖W家們將每秒鐘振動的次數稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲(Hz)。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20Hz-20000Hz。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫學診斷的超聲波頻率為1兆赫茲-30兆赫茲。理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質中傳播時，介質質點振動的頻率很高，因而能量很大.在中國北方干燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風扇把霧滴吹入室內，就可以增加室內空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病，很難利用血流使藥物到達患病的部位，利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達到治愈的目的。超聲波在醫學方面應用非常廣泛，可以對物品進行殺菌消毒。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 15:38

超聲效應
超聲效應：當超聲波在介質中傳播時，由于超聲波與介質的相互作用，使介質發生物理的和化學的變化，從而產生一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應，包括以下4種效應：
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見電介質物理學和磁致伸縮）。
②空化作用。超聲波作用于液體時可產生大量小氣泡。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化�？斩磧葹橐后w蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓，同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷，并在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③熱效應。由于超聲波頻率高，能量大，被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理后產生過氧化氫；溶有氮氣的水經超聲處理后產生亞硝酸；染料的水溶液經超聲處理后會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發生了改變。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 16:15

超聲探頭
是利用超聲波的特性而研制的傳感器，超聲波傳感器的典型結構如圖所示。它是把成正方形的兩個壓電晶片(亦稱雙晶振子)按照相反的極性粘貼在一起，再引出兩個電極。壓電晶片上面有金屬震動板和圓錐形振子。圓錐形振子具有很強的方向性，便于發送和接收超聲波。超聲波傳感器采用金屬或塑料外殼，其頂部有屏蔽柵。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 16:19

超聲探頭性能指標
探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標包括：
1、工作頻率
工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。
2、工作溫度
由于壓電材料的居里點一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。
3、靈敏度
主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數大，靈敏度高；反之，靈敏度低。
4、指向性
超聲波傳感器探測的范圍。

ID:510532 · 發表于 2019-7-13 16:44

樓主用的仿真軟件叫什么可以分享一下嗎？是不是mind+��？

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 16:47

測距原理
超聲波具有頻率較高，沿直線傳播、方向性好、繞射小、穿透力強、傳播速度慢(約340m/s,與聲速相同)等特點。超聲波對固體和液體的穿透能力強，尤其對于在陽光下不透明的固體，可以穿透幾十m的深度。超聲波遇到雜質或分界面時會產生反射波，利用這一特性可構成超聲波探傷儀或測距儀。超聲波遇到移動物體時會產生多普勒效應(DopplerEffect)，使接收到的頻率發生變化，由此可制成多普勒測距系統。超聲波測距原理是超聲波發射探頭發出的超聲波脈沖，經媒質(空氣)傳到物體表面，反射后通過媒質(空氣)傳到接收探頭，測出超聲脈沖從發射到接收所需的時間，根據媒質中的聲速，求得從探頭到物體表面之間的距離。設探頭到物體表面的距離為L,超聲在空氣中的傳播速為v,從發射到接收所需的傳播時間為t,則有：L=vt/2。由此可見，被測距離L與傳播時間之間具有確定的函數關系，只要能測出時間t,即可求出距離L,通過軟件實現直接在顯示器上顯示L的值。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 17:10

位差測距
超聲波傳感器與單片機系統進行接口構成距離檢測的硬件系統，在系統軟件的控制下，單片機向位差超聲波傳感器發送的一個觸發脈沖，位差超聲波傳感器被此脈沖觸發后會產生一道短40 kHz的脈沖電信號，此40 kHz的脈沖電信號通過激勵換能器處理以后，將轉換成機械振動的能量，其振動頻率約在20 kHz以上，由此形成了超聲波，該信號經錐形"輻射口"處將超聲波信號在空氣中以每秒約1 130英尺的速度向外發射出去。當發射出去的超聲波信號遇到障礙物以后，立即被反射回來。接收器接收到反射回來的超聲波信號后，通過其內部轉換，將超聲波變成微弱的電振蕩，并將信號進行放大，就可得到所需的脈沖信號，此脈沖信號再返回給單片機，表示回波被探測，這個脈沖寬度就是對應于爆裂回聲返回到傳感器所需時間，其時序如圖所示。

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 17:15

HC-SR04超聲波測距傳感器模塊（5針寬電壓）

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 18:02

主要技術參數
1：使用電壓：DC---5V
2：靜態電流：小于2mA
3：電平輸出：高5V
4：電平輸出：底0V
5：感應角度：不大于15度
6：探測距離：2cm-450cm
7: 高精度可達0.2cm
8: 接線方式：VCC、trig（控制端）、
echo（接收端）、 GND

ID:421308 · 發表于 2019-7-13 18:17

說的很明白

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 18:18

模塊電原理圖

ID:513258 · 發表于 2019-7-13 18:59

模塊特征
HC-SR04超聲波測距模塊具有測距距離精確，能和SRF05，SRF02等超聲波測距相媲美，測量距離 ** 2cm~450cm （小編實測：10cm~300cm）。工作原理——1）采用IO觸發測距，給至少10us的高電平信號。2）模塊自動發送8個40KHz的方波，自動檢測是否有信號返回。3）有信號返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續時間就是超聲波從發射到返回的時間。只需要提供一個10uS以上脈沖觸發信號，該模塊內部將發出8個40kHz周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號�；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。公式： uS/58=厘米或者uS/148=英寸;或是：距離=高電平時間*聲速（340M/S） /2;建議測量周期為60ms以上，以防止發射信號對回響信號的影響。
注：
1、此模塊不宜帶電連接，若要帶電連接，則先讓模塊的GND端先連接，否則會影響模塊的正常工作。
2、測距時，被測物體的面積不少于05平方米且平面盡量要求平整，否則影響測量的結果。

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【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）