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常用聲音、光線、煙霧傳感器原理介紹

時間：2021-11-12 13:51:58
關(guān)鍵字： 煙霧傳感器    傳感器原理   
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[導(dǎo)讀]哈嘍，大家好，本期小飛哥帶來的是常用的數(shù)字量輸出傳感器的原理與使用說明，希望能對伙伴們有幫助！實現(xiàn)目標：了解常用傳感器的原理實現(xiàn)，達到舉一反三的效果，學(xué)會如何操作；硬件準備：聲音傳感器（或者其他同類傳感器）LED燈單片機（STM32F103C8T6或其他）軟件：keil5先來介紹...

哈嘍，大家好，本期小飛哥帶來的是常用的數(shù)字量輸出傳感器的原理與使用說明，希望能對伙伴們有幫助！


實現(xiàn)目標：

了解常用傳感器的原理實現(xiàn)，達到舉一反三的效果，學(xué)會如何操作；

硬件準備：

聲音傳感器（或者其他同類傳感器）

LED燈

單片機（STM32F103C8T6或其他）

軟件：

keil5


先來介紹幾款我們在DIY小玩意的時候經(jīng)常用到的幾款傳感器：

一、常用傳感器認識


1、聲音傳感器

聲音傳感器，在某寶很容易找到，一般有4線制，三線制，主要區(qū)別是4線兼容3線的，4線的多一個模擬量輸出，讓我們開發(fā)的空間更大，比如對聲音粗略的分等級，不同分貝的聲音控制不同的設(shè)備，當然這種模塊精度不高。

輸出方式：

1)數(shù)字量輸出：通過板載電位器設(shè)定聲音檢測閾值，當檢測到聲音超過閾值時，通過數(shù)字引腳DO輸出低電平。

2)模擬量輸出：聲音越大，AO引腳輸出的電壓值越高，通過ADC采集的模擬值越高。


4線制聲控傳感器模塊

?

3線制聲控傳感器模塊



2、光敏傳感器

接收端是光敏電阻，光照不同會呈現(xiàn)不同的電阻值，這種傳感器同樣也是有3線制，4線制，與上面聲控傳感器原理相同。

輸出方式：

1)數(shù)字量輸出：通過板載電位器設(shè)定光照檢測閾值，當檢測到光照強度超過閾值時，通過數(shù)字引腳DO輸出低電平。

2)模擬量輸出：光照強度越大，AO引腳輸出的電壓值越高，通過ADC采集的模擬值越高。


4線制光敏傳感器模塊

?

3線制光敏傳感器模塊


3、煙霧傳感器

接收端是MQ-2煙霧傳感器，MQ-2傳感器對可燃氣、煙霧等氣體靈敏度高，這種傳感器同樣也是有3線制，4線制，與上面?zhèn)鞲衅髟硐嗤?，這個模塊某寶大多是4線制，可能3線的不怎么好賣吧，哈哈

輸出方式：

1)數(shù)字量輸出：通過板載電位器設(shè)定煙霧檢測閾值，當檢測到煙霧濃度超過閾值時，通過數(shù)字引腳DO輸出低電平。

1)模擬量輸出：煙霧濃度越大，AO引腳輸出的電壓值越高，通過ADC采集的模擬值越高。

4線制煙霧傳感器模塊

諸如此類的傳感器還有很多，像雨水傳感器、震動傳感器等等，下面圖片中的許多都是一樣的原理，大家學(xué)會一種，就可以舉一反三啦。


二、原理圖說明

接下來，小飛哥以聲音傳感器為例，對此類傳感器的通用底板做點簡單介紹，下圖是找的某款模塊手冊，做的也是非常用心了，板子上有LM393進行數(shù)字量輸出，LM386對聲音信號放大后作為模擬量輸出，接著來分析下此模塊的原理圖。


可以看到，聲音信號進來之后，是比較微弱的，經(jīng)過R1可調(diào)電阻控制聲音的幅值，經(jīng)過LM386對聲音信號進行放大，放大倍數(shù)有兩種方式，一種是pin 1及pin 8間加一個10μF的電容即可使增益變成200，也就是此模塊采用的方式，另外一種是在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為200以內(nèi)的任意值。

然后放大后的聲音信號，一路是經(jīng)過c6電容去直流之后，直接輸出至模塊AOUT引腳，此信號可以結(jié)合我們的單片機ADC進行采集，然后可以對聲音信號做傅里葉變化，顯示屏顯示，就可以得到音樂頻譜啦。另一路是輸入至LM393電壓比較器，通過調(diào)節(jié)R3可調(diào)電阻，作為正相輸入電壓，當反相輸入電壓大于正相電壓時，LM393輸出高電平，反之，輸出低電平，實現(xiàn)不同閾值下的電壓比較功能，也就是檢測聲音的大小。

什么是電壓比較器？ 簡單地說， 電壓比較器是對兩個模擬電壓比較其大小(也有兩個數(shù)字電壓比較的，這里不介紹)，并判斷出其中哪一個電壓高，如圖1所示。圖1(a)是比較器，它有兩個輸入端：同相輸入端(“ ” 端) 及反相輸入端(“-”端)，有一個輸出端Vout(輸出電平信號)。另外有電源V 及地(這是個單電源比較器)，同相端輸入電壓VA，反相端輸入VB。VA和VB的變化如圖1(b)所示。在時間0～t1時，VA>VB；在t1～t2時，VB>VA；在t2～t3時，VA>VB。在這種情況下，Vout的輸出如圖1(c)所示：VA>VB時，Vout輸出高電平(飽和輸出)；VB>VA時，Vout輸出低電平。根據(jù)輸出電平的高低便可知道哪個電壓大。

如果把VA輸入到反相端，VB輸入到同相端，VA及VB的電壓變化仍然如圖1(b)所示，則Vout輸出如圖1(d)所示。與圖1(c)比較，其輸出電平倒了一下。輸出電平變化與VA、VB的輸入端有關(guān)。



其他一些模塊大多是沒有前級放大芯片，模擬量是直接輸出的，可能是由于輸出的信號比較強吧，柱極咪頭輸出的聲音電信號是非常微弱的，若果沒有前置放大的話，單片機AD不好采集得到，所以前置放大器還是必須的。簡單的應(yīng)用場景，平時用的更多的是數(shù)字量輸出，直接接到單片機IO，檢測高低電平，然后控制后端繼電器或者其他設(shè)備。

三、聲音傳感器模塊測試


代碼比較簡單，主要用到外部中斷引腳，或者普通IO輪訓(xùn)方式也可以，就不多說了，主要介紹下，實驗用到的最小系統(tǒng)部分，主芯片用的是STM32F103C8T6，這也是小飛哥以前無聊畫的板子，把以上介紹的多種傳感器原理在最小系統(tǒng)板子上實現(xiàn)了，板子開源大家可以進群獲取資料，主要包括以下功能：

1)?NRF24L01

2)?EEPROM

3)?4個獨立按鍵

4)?LED燈

5)?LED燈驅(qū)動電路

6)?電壓比較器電路

7） 串口一鍵下載

也是非常的簡潔了。。。做一個聲控燈又太浪費，哈哈，可以測試NRF24L01，小飛哥已經(jīng)調(diào)通，有做板子的童鞋，代碼可以找我要哈。

? 實現(xiàn)效果：

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