Arduino i ESP32 ploče su korisne same po sebi, ali postaju puno zanimljivije kada spojite senzor.
Senzor omogućuje vašem projektu mjerenje nečega stvarnog. Temperaturu, kretanje, udaljenost, potrošnju struje, razinu svjetla, položaj, kvalitetu zraka. Bez njega, ploča može pokretati samo kod koji ste joj dali. S njim, može reagirati na ono što se događa oko nje.
Zato je senzor obično druga stvar koju spajate, odmah nakon LED-a. Ovaj vodič prolazi kroz dvanaest tipova senzora koje vrijedi poznavati, čemu služi svaki od njih i kako odabrati pravi za ono što gradite.
Što su Arduino i ESP32 senzori?
Senzor je komponenta koja nešto mjeri i pretvara to u podatke koje vaša ploča može očitati. Ti podaci su ili jednostavan signal uključenosti ili isključenosti, poput detektiranog pokreta ili ne, ili vrijednost, poput 23 °C, 45% relativne vlažnosti ili 12 cm.
Način na koji senzor šalje te podatke važniji je od samog senzora kada ga spajate:
-
Analogni. Napon koji očitavate s
analogRead(). Fotootpornici, sonde za tlo, potenciometri. - Digitalni. Visoki ili niski pin. PIR senzori pokreta, prekidači nagiba, reed prekidači.
- I2C. Dvije žice, mnogo uređaja, svaki sa svojom adresom. Većina modernih pločica koristi ga. Naš vodič o što je I2C objašnjava kako funkcionira adresiranje.
- SPI. Brži, četiri žice, jedan čip select po uređaju. Koriste ga zasloni i neki senzori visoke brzine.
- UART. Dvije žice, bez adresiranja, tok bajtova. GPS moduli gotovo uvijek komuniciraju na ovaj način.
- Jednožični. Napajanje, uzemljenje i jedna podatkovna linija. Temperaturni senzor DS18B20 je klasičan primjer.
Arduino i ESP32 ploče očitavaju većinu istih senzora. Razlike koje ljude iznenade su logički napon, 5 V na ATmega328 ploči u odnosu na 3.3 V na ESP32, te podrška biblioteka za specifični čip. Provjerite oboje prije kupnje.
Svi Soldered breakout moduli imaju Qwiic konektor, tako da je I2C senzor jedan četverožilni kabel umjesto četiri jumper žice i odluke o pull-up otporniku. Qwiic ekosustav vrijedi pročitati ako ga niste koristili.
Najbolji senzori za Arduino i ESP32 projekte
1. Senzor temperature
Najlakši senzor za početak i jedan od najkorisnijih. Meteorološke stanice, termostati, monitori akvarija, alarmi za hladnjake, projekti s biljkama, vanjski čvorovi.
DS18B20 očitava od -55 do +125 °C preko jedne podatkovne linije, a točan je unutar ±0.5 °C u rasponu koji vas zanima u zatvorenom prostoru. Vodootporna verzija stavlja čip u sondu od nehrđajućeg čelika na kabelu, što je ono što želite za vodu, tlo ili bilo što montirano vani.
Dobre ideje za projekte:
- digitalni termometar
- meteorološka stanica
- monitor biljaka
- monitor temperature akvarija
- alarm za zamrzivač ili hladnjak
- pametni kućni sobni senzor
2. Senzor vlažnosti
Senzori vlažnosti mjere vlagu u zraku. Praćenje unutarnje klime, meteorološke stanice, staklenici, kupaonice, podrumi i svako pravilo pametnog doma koje ovisi o vlazi.
Ako vam je potrebna samo temperatura, namjenski senzor temperature je dovoljan. Ako želite razumjeti unutarnju udobnost, potrebna su vam oba, jer 22 °C pri 30% vlažnosti i 22 °C pri 70% su vrlo različite prostorije. SHTC3 vam daje oboje preko I2C-a u jednom malom breakout modulu. DHT22 je stariji trožilni dio, sporiji za očitavanje, ali poznat iz mnogih tutoriala.
Dobre ideje za projekte:
- monitor udobnosti sobe
- monitor staklenika
- okidač za ventilaciju kupaonice
- nadzorna ploča unutarnje klime
- meteorološka stanica
3. Senzor udaljenosti
Senzori udaljenosti mjere koliko je objekt udaljen. Robotika, detekcija prepreka, pomoć pri parkiranju, praćenje razine spremnika, interaktivne instalacije.
HC-SR04 šalje ultrazvučni puls i mjeri vrijeme odjeka. Pokriva otprilike 2 cm do 400 cm i treba mu 10 µs okidački puls za početak mjerenja. Jeftin je, radi na 5 V, a njegov snop je široki konus, pa vidi najbližu stvar ispred sebe umjesto precizne točke. Za uske snopove i kratki domet, time-of-flight senzor je bolji dio. Naš vodič o vrstama senzora udaljenosti ih uspoređuje.
Dobre ideje za projekte:
- pomoć pri parkiranju u garaži
- izbjegavanje prepreka robota
- monitor razine spremnika vode
- brojač objekata
- automatski dozator
- monitor razine kante
4. Senzor pokreta
PIR senzor detektira toplinski potpis osobe ili životinje koja se kreće kroz njegovo vidno polje. Alarmi, automatska svjetla, detekcija prisutnosti, projekti u učionici.
Senzor pokreta je pravi izbor kada vaš projekt ne treba znati gdje je nešto, već samo da se nešto pomaknulo. Dajte mu 30 do 60 sekundi da se stabilizira nakon uključivanja, inače će vaše prvo očitavanje biti lažni okidač.
Dobre ideje za projekte:
- alarm za kretanje
- okidač svjetla u hodniku
- senzor zauzetosti sobe
- detektor aktivnosti poštanskog sandučića ili vrata
- sigurnosna obavijest
- okidač kamere
Qwiic verzija izvještava preko I2C-a umjesto sirovog digitalnog pina, što vam štedi pin i kabel na ploči koja je već zauzeta.
Za povezanu verziju, spojite je s ESP32 pločom i objavite rezultat u Home Assistantu ili MQTT-u. Imamo potpunu izradu Wi-Fi sustava za upozorenje na pokret ako želite kod.
5. Senzor struje i napona
Senzori struje i napona govore vam koliko energije nešto troši. Monitori energije, tragači baterija, solarni nadzor, nadzorne ploče snage.
INA219 mjeri napon sabirnice i struju kroz shunt otpornik, zatim izvještava oboje preko I2C-a zajedno s izračunatom snagom u milivatima. High-side sensing znači da se nalazi između napajanja i opterećenja, tako da vaše opterećenje zadržava čvrsto uzemljenje.
Dobre ideje za projekte:
- monitor napona baterije
- monitor solarnih panela
- nadzorna ploča potrošnje energije
- USB monitor napajanja
- loger potrošnje struje
- praćenje potrošnje uređaja
Podaci o snazi korisni su samo ako ih možete vidjeti. Veliki e-papirni panel prikazuje brojeve cijeli dan bez značajnog povećanja vlastite potrošnje energije.
6. Senzor svjetlosti
Senzor svjetla mjeri svjetlinu. Automatska rasvjeta, detekcija dana i noći, projekti s biljkama, solarno praćenje, automatsko zatamnjivanje zaslona.
Jednostavna fotoosjetljiva ploča je samo analogno očitavanje i ništa više, što je čini dobrim prvim senzorom. Ona uči ideju na kojoj se temelji svaki kasniji projekt: vaš se kod može ponašati drugačije ovisno o okruženju. APDS-9960 ide dalje i očitava razinu svjetla, boju, blizinu i geste rukom preko I2C-a.
Dobre ideje za projekte:
- automatsko noćno svjetlo
- monitor svjetla za biljke
- praćenje svjetline prozora
- loger solarne ekspozicije
- automatsko zatamnjivanje zaslona
- monitor razine svjetla u učionici
7. Senzor vlažnosti tla
Senzori vlažnosti tla govore vam je li tlo suho, mokro ili negdje između. Projekti s biljkama i vrtom, staklenici, navodnjavanje.
Koristite kapacitivnu sondu umjesto gole otporničke. Otpornička sonda propušta struju kroz tlo i korodira u roku od nekoliko tjedana. Kapacitivna sonda očitava kroz izoliranu površinu, pa traje dulje.
Dobre ideje za projekte:
- pametni monitor biljaka
- podsjetnik za zalijevanje
- nadzorna ploča staklenika
- biološki projekt u učionici
- okidač za navodnjavanje
8. Modul sata u stvarnom vremenu
RTC nije senzor, ali je jedan od najkorisnijih modula za posjedovanje. On održava točno vrijeme kroz resetiranja i prekide napajanja.
Ako vaš projekt bilježi bilo što tijekom vremena, sat je jednako važan kao i senzor. Očitavanje millis() odstupa minutama dnevno i počinje od nule nakon svakog prekida napajanja, tako da zapis izgrađen na njemu nema upotrebljive vremenske oznake. PCF85063A radi na rezervnoj bateriji, održava vrijeme dok je ploča isključena i komunicira preko I2C-a.
Dobre ideje za projekte:
- digitalni sat
- loger podataka senzora
- sustav za planirano zalijevanje
- tajmer za učionicu
- kalendar na e-papiru
9. GPS i GNSS modul
GNSS modul govori vašem projektu gdje se nalazi. Praćenje na otvorenom, robotika, vozila, meteorološki baloni, alati za planinarenje, prijenosni senzorski čvorovi.
L86-M33 ima ugrađenu antenu u modul i šalje poziciju, brzinu i vrijeme kao NMEA rečenice preko UART-a, tako da je očitavanje parsiranje teksta, a ne upravljanje sabirnicom. Omogućite mu jasan pogled na nebo i očekujte da će prva fiksacija na otvorenom potrajati minutu ili dvije od hladnog starta. Ako modul mora biti unutar kućišta ili vozila, dodajte vanjsku aktivnu antenu.
Dobre ideje za projekte:
- GPS praćenje
- loger podataka na otvorenom
- meteorološka stanica s lokacijom
- zaslon za planinarenje
- praćenje vozila
- mobilni senzorski čvor
10. Senzor dodira
Senzori dodira detektiraju prst na površini ili blizu nje. Tipke, upravljačke ploče, interaktivni projekti, pametni kućni sučelja.
Dodir vrijedi koristiti kada želite unos bez mehaničke tipke, bilo zato što bi se tipka istrošila ili zato što želite da površina izgleda kao površina. Najbolje funkcionira u projektima sa zaslonom, gdje korisnik dodirom odabire, resetira ili mijenja prikaze. Inkplate 6FLICK i Inkplate 4TEMPERA oba imaju zaslon osjetljiv na dodir preko e-papira, tako da su zaslon i unos jedan dio.
Dobre ideje za projekte:
- lampa na dodir
- izbornik na dodir
- upravljačka ploča pametne kuće
- interaktivna umjetnost
- skriveni prekidač na dodir
11. Senzor zvuka
Senzori zvuka detektiraju buku, pljesak, glasne događaje ili promjenu razine. Alarmi, monitori buke, projekti koji reagiraju na glazbu, glasovni okidači.
MEMS mikrofon na I2S-u daje vam digitalni audio stream umjesto jednog broja glasnoće, što je ono što vam je potrebno za bilo što osim detektora pljeska. Mjerenje razine zahtijeva pomični prosjek i ništa drugo. Frekvencijske trake zahtijevaju FFT.
Dobre ideje za projekte:
- prekidač na pljesak
- mjerač buke u učionici
- alarm aktiviran zvukom
- vizualizator glazbe
- alarm za dječju sobu
- LED projekt koji reagira na zvuk
12. Senzor kvalitete zraka
Senzori kvalitete zraka mjere što je u zraku, a ne koliko je toplo. Domovi, uredi, učionice, radionice, unutarnje klimatske ploče.
Kvaliteta zraka je prirodan korak nakon temperature i vlažnosti. Umjesto da znate je li soba topla, saznajete je li zrak u njoj ustajao. Ovdje su dva različita zadatka: BME688 očitava hlapljive organske spojeve uz temperaturu, vlažnost i tlak, što je dobro za opći indeks zraka. SCD43 mjeri pravi CO₂ u ppm, što je broj koji vam govori da sobu treba prozračiti.
Dobre ideje za projekte:
- monitor kvalitete zraka u zatvorenom prostoru
- podsjetnik za ventilaciju učionice
- monitor zraka u radionici
- okidač ventilacije pametnog doma
- nadzorna ploča kvalitete zraka na e-papiru
Oba zahtijevaju razdoblje zagrijavanja i, za plinski senzor, neku osnovnu kalibraciju prije nego što očitanja puno znače. Predvidite dan rada prije nego što vjerujete brojevima.
Arduino vs ESP32 za senzorske projekte
| Značajka | Ploča kompatibilna s Arduinom | ESP32 |
|---|---|---|
| Najbolje za | Učenje elektronike, jednostavni senzorski projekti, konstrukcije u učionicama | IoT, bežični senzori, pametni dom, povezane nadzorne ploče |
| Povezivost | Potreban dodatni modul | Ugrađeni Wi-Fi i Bluetooth |
| Logički napon | Obično 5 V | 3,3 V |
| Programiranje | Arduino IDE | Arduino IDE, MicroPython, ESPHome |
| Težina za početnike | Vrlo prilagođeno početnicima | Malo naprednije, ali i dalje pristupačno |
| Tipični projekti | Alarmi, brojači, osnovni roboti, konstrukcije s jednim senzorom | Meteorološke stanice, senzori za Home Assistant, MQTT uređaji |
Ako učite kako senzori rade, ploča kompatibilna s Arduinom je jednostavnije mjesto za početak. Ako senzor treba poslati svoje podatke negdje, u Home Assistant, na MQTT broker ili na web nadzornu ploču, ESP32 je bolji izbor. Pazite na logički napon kada projekt prebacujete između njih: izlaz senzora od 5 V u pin ESP32 od 3.3 V treba djelitelj napona ili pretvarač razine.
Kako odabrati pravi senzor za svoj projekt
Počnite s pitanjem na koje vaš projekt treba odgovoriti. Je li vruće ili hladno? Ima li nekoga u sobi? Koliko je to daleko? Je li biljka suha? Koliko struje troši ova stvar? Kad je pitanje jasno, senzor se sam nameće.
| Cilj projekta | Vrsta senzora |
|---|---|
| Izmjerite temperaturu sobe ili vanjsku temperaturu | Senzor temperature |
| Izgradite meteorološku stanicu | Senzor temperature i vlažnosti |
| Otkrijte kretanje | PIR senzor pokreta |
| Izmjerite udaljenost | Ultrazvučni ili senzor vremena leta |
| Pratite potrošnju energije | Senzor struje i napona |
| Nadgledajte biljke | Senzor vlažnosti tla |
| Izgradite sat ili loger | RTC modul |
| Pratite lokaciju | GPS ili GNSS modul |
| Izradite kontrole na dodir | Senzor dodira ili zaslon osjetljiv na dodir |
| Reagirajte na zvuk | Mikrofon ili senzor zvuka |
| Nadgledajte udobnost u zatvorenom prostoru | Senzor kvalitete zraka ili CO₂ |
Arduino, ESP32 ili Raspberry Pi za senzorske projekte?
Koristite ploču kompatibilnu s Arduinom kada:
- učite elektroniku
- projekt radi samostalno, bez mreže
- želite jednostavno ožičenje i jednostavan kod
- gradite za učionicu
Koristite ESP32 kada:
- trebate Wi-Fi ili Bluetooth
- želite MQTT ili Home Assistant
- gradite pametne kućne senzore
- projekt radi na baterije i spava između očitavanja
Koristite Raspberry Pi kada:
- trebate Linux
- prikupljate podatke s mnogo senzora odjednom
- želite bazu podataka, nadzornu ploču ili lokalni poslužitelj
- želite računalni vid ili AI na uređaju
Arduino vs Raspberry Pi vs ESP32 detaljnije objašnjava kompromise, a Ideje za projekte s Raspberry Pi pokrivaju u čemu je Pi dobar.
Najbolji početnički senzorski projekti
- Digitalni termometar
- Meteorološka stanica
- Pametni monitor biljaka
- Pomoćnik za parkiranje u garaži
- Alarm za pokret
- Senzor prostorije za pametni dom
- Monitor energije
- GPS praćenje
- Monitor buke u učionici
- E-papirna nadzorna ploča senzora
Radite po popisu redoslijedom i svaki projekt dodaje jednu ideju prethodnom. Naš pregled ESP32 projekata za početnike sadrži ožičenje i kod za nekoliko njih, a STEM projekti za djecu pokrivaju verzije za učionice.
Nadzorna ploča je ona koja sve povezuje. Temperatura, vlažnost zraka, kvaliteta zraka, pokret, potrošnja struje i status biljke na jednom ekranu. E-papir odgovara tome jer brojevi ostaju čitljivi bez pozadinskog osvjetljenja i odsjaja, a ploča troši energiju samo kada se slika promijeni. Započnite s što je e-papirni zaslon, i e-papirni zasloni za nadzorne ploče Home Assistanta ako je to vaša postavka.
Zašto je Soldered dobro mjesto za početak izrade senzorskih projekata
Senzorski projekti su način na koji prelazite od ožičenja komponenti do rješavanja stvarnog problema. Jednom kada vaša ploča može očitati temperaturu, uhvatiti pokret, izmjeriti udaljenost, pratiti struju ili znati vrijeme, prestaje biti demonstracija i postaje meteorološka stanica, monitor biljaka, pratitelj energije, alarm ili uvijek uključena nadzorna ploča.
Soldered prodaje ploče, senzore, zaslone i komplete za sve to, napravljene da rade zajedno. Svaki breakout ima Qwiic konektor i održavanu Arduino biblioteku, tako da je I2C senzor jedan kabel i primjer skice, a ne poslijepodne čitanja specifikacija. Započnite sa senzorom temperature ili udaljenosti, dodajte ESP32 ploču kada podaci trebaju negdje ići, stavite je na Inkplate kada je netko treba pročitati, i prijeđite na Raspberry Pi kada projekt preraste mikrokontroler.
Često postavljana pitanja
Koji su najbolji senzori za Arduino i ESP32?
Najnapredniji su senzori temperature, senzori vlažnosti, senzori udaljenosti, senzori pokreta, senzori struje i napona, senzori vlažnosti tla, senzori svjetlosti, GPS moduli, RTC moduli, senzori dodira, mikrofoni i senzori kvalitete zraka. Koji je najbolji ovisi o tome što trebate izmjeriti.
Mogu li Arduino i ESP32 koristiti iste senzore?
Obično da. Prvo provjerite tri stvari: logički napon, budući da su pinovi ESP32 3,3 V, a mnoge Arduino ploče rade na 5 V; komunikacijski protokol; i podržava li biblioteka vašu ploču.
Koji je senzor najbolji za početnike?
Senzori temperature, udaljenosti, pokreta i svjetlosti. Lako se spajaju, lako se razumiju i daju vidljiv rezultat pri prvom pokretanju.
Koji su senzori najbolji za ESP32 projekte?
Sve čija očitanja želite negdje poslati. Temperatura, vlažnost, pokret, udaljenost, struja, vlažnost tla, kvaliteta zraka i svjetlost svi dobro rade, a ESP32 ih šalje putem Wi-Fi-ja na MQTT, Home Assistant ili web nadzornu ploču.
Koji su senzori najbolji za Arduino projekte?
Senzori temperature, ultrazvučni senzori udaljenosti, PIR senzori pokreta, senzori svjetlosti, sonde za vlažnost tla, tipke i prekidači. Oni podučavaju ulaze, izlaze i tempiranje bez potrebe za mrežom.
Koji senzor trebam koristiti za meteorološku stanicu?
Temperatura i vlažnost za prvu konstrukciju. Dodajte tlak, svjetlost, kišu ili vjetar kako projekt raste. Kombinirani senzor poput SHTC3 ili BME688 pokriva nekoliko očitavanja s jedne I2C adrese.
Koji senzor trebam koristiti za projekt pametnog doma?
Temperatura, vlažnost, pokret, kontakti za vrata i prozore, kvaliteta zraka, struja i svjetlost. Koristite ESP32 ploču tako da očitanja stignu do Home Assistanta ili MQTT brokera.
Koji senzor trebam koristiti za mjerenje udaljenosti?
Ultrazvučni senzor poput HC-SR04 za pomoćnike pri parkiranju, detekciju prepreka, razine spremnika i jednostavnu robotiku. Senzor vremena leta za precizan rad na kratkom dometu ili uski snop.
Trebaju li senzori kalibraciju?
Neki da. Senzori temperature i udaljenosti točni su odmah po vađenju iz kutije. Senzori kvalitete zraka, vlažnosti tla i struje obično trebaju osnovno očitanje u vašem postavu prije nego što brojevi išta znače.
Mogu li prikazati podatke senzora na e-papirnom zaslonu?
Da, i to je dobro rješenje. E-papir ostaje čitljiv na dnevnom svjetlu, ne treba pozadinsko osvjetljenje i troši energiju samo kada se slika promijeni, što odgovara nadzornoj ploči koja se ažurira nekoliko puta na sat. Meteorološke stanice, monitori energije, nadzorne ploče biljaka i ploče statusa soba svi dobro rade na njemu.
Koliko senzora mogu spojiti na jednu ploču?
Na I2C-u, koliko god imate slobodnih adresa, što je u praksi desetak. Granica na koju prvo naiđete obično su dva senzora s istom fiksnom adresom, što zahtijeva multiplekser ili dio s konfigurabilnom adresom.
