【Arduino】108种传感器与模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）

半导体

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37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试做实验，不管成功与否，都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题，希望能够抛砖引玉。

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Arduino 系列传感器实验目录清单：

3楼       实验一：干簧管传感器模块
12楼       实验二：光敏电阻传感器模块
26楼       实验三：微波雷达传感器模块
38楼       实验四：振动传感器模块
50楼       实验五：热敏电阻温度传感器模块
59楼       实验六：KY-038高感度声音传感器模块
70楼       实验七：旋转电位器模块
78楼       实验八：湿度传感器模块
94楼       实验九：火焰（红外线）传感器模块
109楼    实验十：敲击传感器模块
120楼    实验十一：金属触摸传感器模块KY-36
127楼    实验十二：线性霍尔磁力传感器模块
140楼    实验十三：触摸传感器模块
150楼    实验十四：倾斜传感器模块（角度开关）
167楼    实验十五：手指侦测心跳传感器模块KY-039
179楼    实验十六：电容式数字触摸传感器模块（TTP223）
193楼    实验十七：HC-SR312微型人体感应传感器模块
211楼    实验十八：0.25W太阳能滴胶板传感器模块（45X45MM）
222楼    实验十九：常闭型SW-420震动开关传感器模块
236楼    实验二十：水银开关传感器模块（KY-017）
251楼    实验二十一：激光头传感器模块（KY-008）
266楼    实验二十二：MAX7219点阵显示模块（8X8 LED共阴）
290楼实验二十三：NE555频率可调脉冲发生器模块
307楼实验二十四：水位水滴传感器模块
317楼实验二十五：MQ-2气敏式烟雾传感器模块
342楼实验二十六：4X4矩阵键盘模块
357楼实验二十七：BMP280 高精度气压温度传感器模块
372楼实验二十八：5050 RGB全彩LED模块
385楼实验二十九：DS1302 实时时钟模块
406楼实验三十：光敏二极管传感器模块
426楼实验三十一：ISD1820录音语音模块（8-20秒）
450楼实验三十二：雨滴传感器模块（雨水/雨量/叶面湿度）
468楼实验三十三：ESO8266串口WIFI收发无线模块（ESP-01S）
494楼实验三十四：三色LED交通灯模块（红黄绿灯）
507楼实验三十五：模拟量声音传感器模块（四线制）
526楼实验三十六：WS2812B智能外控集成LED四位彩灯模块
542楼实验三十七：MQ-3酒精乙醇传感器模块（半导体式）
570楼实验三十八：joystick双轴XY按键摇杆模块（PS2游戏控制杆）
593楼实验三十九：DS18B20 单总线数字温度传感器模块
616楼实验四十：360度旋转增量编码器模块（KY-040）
639楼实验四十一：IS0203激光接收管传感器模块
660楼实验四十二：5V低电平触发单路继电器模块（常开常闭型）
681楼实验四十三：DSM501A韩国PM2.5灰尘粉尘传感器模块
713楼实验四十四：类比霍尔磁性传感器 KY-035（模拟量）
739楼实验四十五：红外避障传感器模块（光电接近开关）
756楼实验四十六：350Ω高精度电阻式应变片传感器 (弯曲感测器)
768楼实验四十七：七段LED数码管模块Seven Segment Display
785楼实验四十八：GY-291 数字三轴重力加速度倾斜度模块
810楼实验四十九：有源蜂鸣器报警器发声模块（低电平触发）
825楼实验五十：W25Q64 64Mbit FLASH外扩存储模块（SPI接口）
841楼实验五十一：自锁点动触摸按键传感器模块（TTP223芯片）
867楼实验五十二：SPI接口Micro SD卡模块  TF卡读写卡器
886楼实验五十三：土壤湿度水分传感器模块（电阻式）
910楼实验五十四：大按键点动轻触开关模块（高电平输出）
925楼实验五十五：DHT11 温湿度复合传感器模块（数字型单总线通信）
949楼实验五十六： 8路LED流水灯跑马灯模块SUNLEPHANT
965楼实验五十七：四档频率占空比可调模块矩形波信号发生器（NE555）
984楼实验五十八： HC-SR04超声波测距传感器模块（4针通用款）
1015楼  实验五十九： RS232转TTL2代串口模块刷机板（MAX3232芯片）
1013楼  实验六十：ATTINY85 Digispark kickstarter 微型 USB 开发板
1072楼  实验六十一：直条8位 WS2812B 5050 RGB LED内置全彩模块
1092楼  实验六十二：电压检测模块 Voltage Sensor 电压传感器
1110楼  实验六十三： 1排4键薄膜开关 Arduino扩展键盘模块（控制面板）
1124楼  实验六十四： TCS3200D颜色识别传感器（可编程彩色光频转换器）
1147楼  实验六十五： 5MM三色RGB全彩LED模块颜色传感器KY-016
1163楼  实验六十六： TCRT5000红外反射光电开关寻迹传感器模块
1185楼  实验六十七：HC-SR501 热释电人体红外感应传感器模块
1214楼  实验六十八：BMP180 新款 BOSCH温度模块气压传感器
1235楼  实验六十九： AT24C256 I2C接口 EEPROM 存储模块 IIC
1250楼  实验七十： GY-30 数字光强度模块光照传感器（BH1750FVI芯片）
1274楼  实验七十一：电容式土壤湿度传感器模块不易腐蚀宽电压（TL555I）
1296楼  实验七十二：HX1838红外无线遥控红外扩展模块(遥控器+接收板)
1320楼  实验七十三：人体秤50kg称重传感器模块（电阻应变半桥式）
1354楼  实验七十四：4位LED数码管模块0.36英寸亮度可调带时钟点（ TM1637）
1373楼  实验七十五： GY-NEO-6MV2新款飞控GPS模块（带大天线）
1394楼  实验七十六：TTL转RS-485模块 MAX485 RS485模块
1420楼  实验七十七： 2路继电器模块带光耦保护Arduino扩展板
1437楼  实验七十八： LGT8F328P LQFP32 MiniEVB开发板
1458楼  实验七十九：模拟灰度传感器（反射式光电模块）
1474楼  实验八十： ov7670摄像头模块30W采集拍照模组（替OV7725）
1495楼  实验八十一：槽型光耦对射光电开关模块（红外计数测速传感器）
1510楼  实验八十二： MQ135空气质量检测传感器模块（有害气体检测)
1533楼  实验八十三： 4路TTP224电容式触摸模块人体数字触摸传感器
1553楼  实验八十四： 8位LED数码管MAX7219模块（支持级联控制）
1568楼  实验八十五：开源 Mini MP3 Player SD卡播放器模块（YX5200）
1600楼  实验八十六： 180度SG90舵机模块（模拟9G）
1619楼  实验八十七： DS1307时钟模块 Tiny RTC I2C模块 24C32存储器
1636楼  实验八十八： LCD1602液晶屏5V显示模块
1666楼  实验八十九： WS2812B-4*4位 RGB LED 全彩驱动16位彩灯模块
1688楼  实验九十：步进电机+ULN2003驱动板 4相 5线 5V步进电机模组
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花雕 · 2019-6-7 18:07:51

TTP223应用
1、广泛消费性产品
2、防水电器
3、按钮键取代品

花雕 · 2019-6-7 18:30:55

TTP223接脚与方块图

花雕 · 2019-6-7 18:34:45

花雕 · 2019-6-7 18:42:43

电容式数字触摸传感器模块

1.板载TTP223触摸式电容式触摸传感器IC
2.基板级状态指示器
3.工作电压：2.0V-5.5V
4.PCB板尺寸：29（mm）x16（mm）

花雕 · 2019-6-7 19:01:45

1脚为电源+ VCC
2脚为输出 OUT
3脚为电源- GND

花雕 · 2019-6-7 19:15:33

电原理图

花雕 · 2019-6-7 19:22:00

上电之后需要约0.5sec的稳定时间，
此时间段内不要对键进行触摸，
此时所有功能都被禁止
始终进行自校准
当键没被触摸时，重校准周期约为4.0sec
板上带有蓝色LED指示灯

花雕 · 2019-6-7 19:47:49

仿真实验示意图

花雕 · 2019-6-7 19:51:26

实验测试示意图

花雕 · 2019-6-7 20:10:26

/*
【Arduino】37种传感器模块系列实验（16）
--- TTP223 电容式数字触摸传感器模块
*/
void setup()
{
pinMode(3,INPUT);
pinMode(13,OUTPUT);
}
void loop()
{
if (digitalRead(3))
{
digitalWrite(13,HIGH);
}
else {
digitalWrite(13,LOW);
}
}

复制代码

花雕 · 2019-6-7 20:10:43

花雕 · 2019-6-7 20:17:38

4路、8路与16路电容式数字触摸传感器模块

花雕 · 2019-6-8 09:25:51

实验十七：HC-SR312微型热释电传感器模块

热释电效应
在某些绝缘物质中,由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。能实现热释电效应的物质被称为热电体。热电体物质有硫酸三甘肽（TGS）、铁电钛酸钡、电气石和蔗糖等。这一现象早在2300年前就被人们发现了，但对它的研究则始于18世纪。现在它成为固体物理中最活跃的研究领域之一。因为铁电体的热释电系数比一般热电体大得多，故成为应用广泛的热电体材料，除TGS及其衍生物外，铁电陶瓷（如PZT、PLZT等）成为易于通过组份改变控制性能、适于批量生产、价廉的实用型热电材料。

热释电效应在近10年被用于热释电红外探测器中，广泛地用于辐射和非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、工业自动控制、空间技术、红外摄像中。我国利用ATGSAS晶体制成的红外摄像管已开始出口国外。其温度响应率达到4～5μA/℃，温度分辨率小于0.2℃，信号灵敏度高，图像清晰度和抗强光干扰能力也明显地提高，且滞后较小。此外，由于生物体中也存在热释电现象，故可预期热释电效应将在生物，乃至生命过程中有重要的应用。

花雕 · 2019-6-8 09:48:36

热释电元件

花雕 · 2019-6-8 10:32:20

热释电元件（探头）有多种型号，但结构、外型和电参数大致相同，一般由敏感元件、场效应管、阻抗变换器和滤光窗等构成，并在氮气环境下封装。

花雕 · 2019-6-8 10:36:40

热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。

花雕 · 2019-6-8 10:41:07

菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强化其能量幅度。

人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

花雕 · 2019-6-8 10:52:48

热释电人体红外传感器的特点是，它只在由于外界的辐射而引起本身温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后，就不再有信号输出。所以，热释电信号与它本身的温度变化率成正比，即热释电传感器只对运动的人体敏感。通常，敏感单元材料阻抗非常高，因此要用场效应管进行阻抗变换后才能实际使用。电路中高阻值电阻Rg 的作用是释放栅极电荷，使场效应管正常工作；采用源极输出时，要外接源极电阻Rs，源极电压约为0.4 ～ l.0V。制成敏感单元的PZT（锆钛酸铅）是一种光谱材料，能探测各种波长辐射。为了使传感器对人体最敏感，而对太阳、电灯光等有抗干扰性，传感器采用了滤光片做窗口。滤光片使人体辐射的红外线最强的波长正好落在滤光窗相应波长的中心处，所以滤光窗能有效地让人体所辐射的红外线通过，而阻止太阳光、灯光等可见光中的红外线通过，以免引起干扰。为提高传感器的灵敏度，可在传感器前1 ～ 5cm处放置菲涅尔透镜，使探测距离从一般的2m 提高到10 至20m。在实验室试验时，可不加菲涅尔透镜。在实际应用中，传感器往往需要预热，这是由传感器本身决定的。一般被动红外探测器需要一分钟左右的预热时间。

花雕 · 2019-6-8 11:00:32

热释电人体红外传感器优缺点
优点：
本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。
缺点：
◆容易受各种热源、光源干扰
◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。
◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。
要点：
应避开日光、汽车头灯、白炽灯直接照射，也不能对着热源(如暖气片、加热器)或空调，以避免环境温度较大的变化而造成误报；安装必须牢固，避免因风吹晃动而造成误报；传感器表面不允许用手摸；光学透镜外表面要定期用湿软布或棉花擦净，避免尘土影响灵敏度；安装高度2m。