10 Sensoren, die Sie mit einem Arduino-Board verwenden können

Ein großer Teil dessen, was den Arduino für Projekte großartig macht, sind die unzähligen Sensoren, die mit dem Arduino verwendet werden können. Dieser Artikel beschreibt einige nützliche Sensoren, mit denen Sie coole Projekte und Prototypen auf Ihrem Arduino-Board erstellen können.

Anschließen der Sensoren

Für Ihre Prototyping- und Elektronikprojekte würde ich die Verwendung empfehlen Steckbretter und Überbrückungskabel um die Sensoren mit Ihrem Arduino zu verbinden.

Es gibt auch Erweiterungs-Prototyp-Abschirmplatten die im Allgemeinen auf den Arduino passen, um ihm mehr Funktionalität zu geben und den Anschluss von mehr Sensoren zu ermöglichen. Normalerweise müssten Sie den Sensor an den 5-V-Pin, Masse und einen anderen Pin des Arduino anschließen; dies hängt jedoch vom Sensor ab.

Ein Arduino und ein Schild mit Sensoren

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1. Gassensoren

Gassensoren erkennen unter anderem Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Rauch.

Unten sind ein paar Beispiele:

Diese Gassensoren sind Chemiwiderstände, da sie messen, wie sich der Widerstand ändert, wenn eine chemische Verbindung mit einem brennbaren Gas in Kontakt kommt. Das Gassensormaterial ist beispielsweise Zinnoxid, das nur dann eine ausreichend hohe Leitfähigkeit aufweist, wenn die Luft eines der Gase enthält. Die Empfindlichkeit des Gassensors kann durch Drehen des angebrachten Potentiometers verändert werden.

Bei den meisten dieser Gassensoren kann zwar das Vorhandensein des Gases erfasst werden, aber die Art des Gases kann nicht bestimmt werden.

2. Beschleunigungsmesser

Es gibt Sensoren, mit denen sowohl Beschleunigung als auch Neigung (Kreiselmessungen) ermittelt werden können. Die Sensoren können ergänzt werden Breakout-Boards, die Beschleunigung und Orientierung messen.

Ein Projekt, für das sich diese Sensoren gut eignen, sind Schrittzähler, da sie die Messung von Orientierungs- und Beschleunigungsänderungen erfordern.

Eine weitere Verwendung für diese Sensoren sind Gaming-Controller oder intuitive Fernbedienungen für Drohnen, bei denen Neigungs- und Gesteneingaben wichtig sind.

Notiz: Wenn Sie eine vorgefertigte Lösung zum Aufzeichnen Ihrer Schritte bevorzugen, sehen Sie sich diese Schrittzähler-Apps für Android und iOS an.

3. Wärme- und Bewegungssensoren

Wenn Sie Ihr eigenes Alarmsystem bauen möchten, ist ein Passiv-Infrarot-Sensor (PIR) nützlich. Der PIR-Sensor ist ein Bewegungssensor das erkennen kann, wenn sich eine Person (oder ein warmer Körper) in seiner Nähe bewegt.

Ein PIR erkennt Wärmeänderungen als Infrarotstrahlung (IR). Wenn sich die Person innerhalb des vorgegebenen Bereichs vor den Sensor bewegt, aktiviert die Änderung der Infrarotstrahlung den Sensor und jeden damit ausgelösten Alarm.

4. Luftqualitätssensoren

Mit einem Staubsensor kann die Luftqualität anhand der Menge an Feinstaubpartikeln in der Luft bestimmt werden. Es misst die Konzentration – die Anzahl der Staubpartikel pro Million Luft. Der Sensor verfügt über eine Infrarot-Leuchtdiode und einen Fototransistor und erkennt den Staub, wenn der Lichtweg durch die feinen Staubpartikel in der Luft unterbrochen wird.

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Beispielsensoren für einen Arduino

Der Staub reflektiert das Infrarotlicht und absorbiert einen Teil davon, wobei der Grad durch die Größe und Anzahl der Staubpartikel bestimmt wird. Staubsensoren sind für eine Reihe von Projekten nützlich, darunter Luftreinigungssysteme oder Staubsauger.

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Es gibt auch Sensoren, die für die Bestimmung einer Reihe von Gasen in der Luft wie Formaldehyd, Aceton und Kohlenmonoxid kalibriert sind. Diese Sensoren sind hilfreich, um die Luftqualität zu bestimmen, sowohl innen als auch außen.

5. Flüssigkeitssensoren

Ein Feuchtigkeitssensor ist nützlich, um beispielsweise zu überprüfen, wie feucht die Erde einer Topfpflanze ist, um festzustellen, ob sie gegossen werden muss oder nicht.

Der Feuchtigkeitssensor kann im Boden platziert werden, dann mit einem Arduino verbunden. Der Feuchtigkeitssensor arbeitet basierend auf der Messung des spezifischen Widerstands der Feuchtigkeit im Boden.

Ein Alkoholsensor kann verwendet werden, um Alkohol in Projekten wie einem Alkoholtester zu erkennen. Es funktioniert mit einem Halbleiter, dessen Ausgangsspannung davon abhängt, wie viel Alkohol im Atem ist.

6. Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren

Einige Sensoren können helfen, das Wetter zu erkennen und werden in Wetterstationen, Thermometern, Hygrometern und Wetteranzeigen verwendet. Sie werden oft als gebündelt Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren.

Ein Temperatursensor, auch Thermistor (thermischer Widerstand) genannt, ist besonders temperaturabhängig und besteht aus zwei Metallen, die bei Temperaturänderungen einen variablen Widerstand aufweisen. Sie werden auch als Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) bezeichnet.

Feuchtigkeitssensoren haben normalerweise ein dünnes Metall mit variabler Kapazität, je nachdem, wie feucht die Luft ist.

Die Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren haben bestimmte Betriebsbereiche und sind möglicherweise nicht in der Lage, niedrige und sehr hohe Temperaturen zu messen. Die Art des verwendeten Thermoelements bestimmt den Betriebstemperaturbereich, den es messen kann. Die Genauigkeit hängt vom Sensor und der Größe und Art der verwendeten Metalle ab.

Mit der Feuchtigkeits- und Temperaturmessung können diese Sensoren auch den Luftdruck angeben. Dies ist abhängig von der Eingabe der Höhe.

7. Lichtsensoren

Lichtsensoren gehören zu den am weitesten verbreiteten Sensortypen. Sie funktionieren, indem sie Lichtphotonen in eine elektrische Leistung umwandeln, daher bekannt als Fotosensoren.

Ein solcher Sensor ist ein Fotowiderstand, der zum Erfassen von Sonnenlicht verwendet werden könnte. Der Widerstand variiert basierend auf der Menge an Photonen, die auf die Verbindungen im Fotowiderstand treffen.

Der Widerstand nimmt im Allgemeinen ab, wenn die Intensität des Lichts zunimmt. Diese sind Lichtabhängige Widerstände (LDRs), die in einer Reihe von Projekten nützlich sind, z. B. um Lichter so zu steuern, dass sie sich nachts automatisch einschalten.

Lichtsensoren werden nicht nur für sichtbares Licht verwendet, es gibt auch Infrarot-Fotosensoren, wie z Infrarot-Abstandssensoren. Diese arbeiten, indem sie Infrarotlicht (IR) aussenden und es dann mit dem Fototransistor messen, wenn es zurückkehrt.

Im Allgemeinen gilt: Je heller die Farbe des Objekts ist, auf das das IR-Licht trifft, desto mehr Licht wird zurückreflektiert.

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8. Berührungssensoren

Eine Touch-Schaltfläche kann für viele Projekte verwendet werden, um einen Prozess zu starten oder zu stoppen, wenn die Schaltfläche gedrückt wird.

Ein kapazitiver Berührungssensor erkennt die Kapazitätsänderung, wenn Sie mit dem Finger auf das Touchpad drücken (oder wenn Ihr Finger gerade nah genug am Berührungssensor ist).

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Einige der vielen Sensoren, die mit einem Arduino-Mikrocontroller-Board funktionieren

Es gibt auch resistive Berührungssensoren, die die Kapazitätsänderungen nicht messen, aber den auf den Sensor ausgeübten Druck messen. Dieser angelegte Druck wird durch drei Schichten gemessen: zwei leitfähige Schichten und eine dazwischen angeordnete nicht leitfähige Schicht. Wenn die Taste oder der Sensor gedrückt wird, stellen die beiden leitfähigen Schichten Kontakt her und der Sensor wird aktiviert.

Kapazitive Berührungssensoren ermöglichen feinere Einstellungen und Multi-Touch, während resistive Berührung normalerweise eine einfache Aktivierung und Deaktivierung ermöglicht.

9. Schall- und Ultraschallsensoren

Schallsensoren werden im Allgemeinen aus Mikrofonen aufgebaut. Sie funktionieren ähnlich wie das menschliche Ohr, mit einer Membran, die vibriert, wenn Schallwellen darauf treffen. Diese Schwingungen werden dann in eine elektrische Eingabe aus umgewandelt der Schallsensor.

Am Schallsensor befindet sich normalerweise ein Potentiometer, an dem die Empfindlichkeit eingestellt werden kann.

Ultraschallsensoren werden üblicherweise zum Messen von Entfernungen verwendet, da eine Schallwelle mit Ultraschallfrequenzen (die vom menschlichen Ohr nicht wahrgenommen werden können) gesendet wird, dann von Objekten zurückprallt und vom Wandler empfangen wird.

10. Magnetische Hallsensoren

Hall-Sensoren sind nach dem Hall-Effekt benannt, der zur Messung der Magnetfelder genutzt wird. Diese sind für eine Reihe von Projekten nützlich, bei denen Geschwindigkeits- und Näherungsmessungen erforderlich sind.

Ein Beispiel wäre die Erkennung, wenn eine Tür oder ein Fenster geöffnet ist, mithilfe eines Magneten und eines Hallsensors, die erkennen, wenn das Magnetfeld nicht mehr geschlossen ist (wenn die Tür mit dem angebrachten Magneten vom Hallsensor weg geöffnet wird).

Natürlich gibt es auch andere Sensoren, etwa Kameras mit künstlicher Intelligenz. Sie können auch die Grundlagen von Arduino erlernen. Wenn Sie von den Möglichkeiten mit dem Arduino begeistert sind, lesen Sie mehr über Arduino-Starterkits, damit Sie an einem Projekt arbeiten können.

Häufig gestellte Fragen

Wie wählt man den richtigen Sensor aus?

Es gibt bestimmte Spezifikationen, auf die Sie achten sollten, wie z. B. Temperatursensoren und die Temperaturbereiche, für die sie arbeiten, und Genauigkeitsstufen. Der Lieferant sollte auch seriös sein, damit Sie wissen, dass der Sensor gut verarbeitet ist. Die Kosten sind immer ein Faktor, aber die Größe kann durchaus ein anderer sein, insbesondere wenn Sie den Sensor auf engstem Raum unterbringen müssen.

Was ist der Unterschied zwischen einem Aktor und einem Sensor?

Ein Sensor wird verwendet, um physikalische Messungen vorzunehmen und diese dann als elektrische Signale zu übertragen, während Aktuatoren einen elektrischen Eingang haben, den sie dann in eine physikalische oder mechanische Aktion umwandeln.

Wie misst man die Nähe mit einem Arduino?

Der einfachste Weg wäre die Verwendung eines Infrarotsensors. Das emittierte Infrarotlicht trifft auf ein Objekt und wird zu einem Fotosensor zurückreflektiert. Eine andere Möglichkeit ist ein Ultraschallsensor, der die Abstandsmessung zu Objekten ermöglicht.

Graham Morrison
Graham Morrison

Graham ist ein Technik-Enthusiast. Er ist ein Naturwissenschaftler mit ingenieurwissenschaftlichem Hintergrund. Er schreibt gerne und das seit über 10 Jahren.