Upotreba senzora u projektima: temperatura, vlaga, gas, PIR i drugi

studenoga 07, 2024

Senzori igraju ključnu ulogu u modernim elektroničkim projektima jer omogućuju prikupljanje podataka iz okoline. Bilo da je riječ o kontroli temperature u pametnom domu, otkrivanju pokreta u sigurnosnom sustavu, ili nadzoru kvalitete zraka, senzori pružaju podatke koji pokreću automatizaciju i donose vrijedne informacije. U ovom članku istražit ćemo osnovne vrste senzora, uključujući senzore za temperaturu, vlagu, plin, PIR senzore i druge, te ćemo objasniti kako se koriste u raznim projektima.

1. Što su senzori i kako funkcioniraju?

Senzori su uređaji koji očitavaju fizikalne parametre iz okoline i pretvaraju ih u električne signale koje računalo ili mikrokontroler može obraditi. Ovi električni signali pružaju informacije koje omogućuju uređajima da reagiraju na promjene u okruženju, čineći projekte dinamičnijim i interaktivnijim.

Primjena senzora uključuje:

Automatizaciju doma
Nadzor zdravlja i sigurnosti
Industrijski nadzor
IoT (Internet of Things) projekte

2. Senzori za temperaturu

Mjerenje temperature važno je u mnogim projektima, od HVAC sustava u pametnim domovima do zaštite elektronike od pregrijavanja. Najpopularniji senzori za temperaturu su DHT11/DHT22, LM35, i DS18B20.

DHT11 i DHT22

DHT11 je jednostavan senzor koji mjeri temperaturu i vlagu, s osnovnom točnošću i ograničenim rasponom.
DHT22 ima veću preciznost i širi raspon, što ga čini pogodnijim za preciznije projekte.

Kod za DHT11/DHT22 s Arduinom:

cpp
#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2     // Pin na koji je spojen senzor
#define DHTTYPE DHT11   // DHT11 ili DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}

void loop() {
  float temperatura = dht.readTemperature();
  Serial.print("Temperatura: ");
  Serial.print(temperatura);
  Serial.println(" °C");
  delay(2000);
}

DS18B20

DS18B20 je digitalni senzor za mjerenje temperature s visokom preciznošću, a radi na OneWire protokolu, što omogućava spajanje više senzora na isti pin.

3. Senzori za vlagu

Senzori za vlagu su korisni u projektima automatizacije, kao što su sustavi za navodnjavanje ili kontrola kvalitete zraka u zatvorenim prostorima.

DHT11/DHT22

Osim temperature, ovi senzori mjere i relativnu vlažnost zraka. Kao što je prikazano u prethodnom kodu, vlažnost se može lako očitati i koristiti za upravljanje ventilatorima ili grijačima.

Soil Moisture Sensor

Soil Moisture Sensor koristi se za mjerenje vlažnosti tla, što je korisno u sustavima za navodnjavanje. Na temelju vlažnosti tla, sustav može automatski uključiti ili isključiti pumpu za vodu.

Kod za mjerenje vlažnosti tla:

cpp
int sensorPin = A0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int moistureLevel = analogRead(sensorPin);
  Serial.print("Vlažnost tla: ");
  Serial.println(moistureLevel);
  delay(2000);
}

4. Senzori za plin

Senzori za plin, poput MQ serije, koriste se za detekciju prisutnosti različitih plinova, uključujući metan, ugljični monoksid, alkohol, i dima.

MQ-2, MQ-7, i MQ-135

MQ-2: Koristi se za detekciju zapaljivih plinova i dima.
MQ-7: Specijaliziran za detekciju ugljičnog monoksida.
MQ-135: Koristi se za detekciju kvalitete zraka i prisutnosti štetnih plinova.

Kod za MQ-2 senzor s Arduinom:

cpp
int gasPin = A0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int gasLevel = analogRead(gasPin);
  Serial.print("Razina plina: ");
  Serial.println(gasLevel);
  delay(2000);
}

MQ senzori imaju grijaće elemente koji im omogućuju detekciju plinova i dimova. U projektima IoT i pametnih kuća često se koriste za sigurnosne sustave koji upozoravaju na prisutnost opasnih plinova.

5. PIR senzor za detekciju pokreta

PIR (Passive Infrared) senzori detektiraju infracrveno zračenje koje emitiraju toplinski objekti, poput ljudi i životinja. Kada se koristi u sigurnosnim sustavima ili sustavima pametne kuće, PIR senzor može aktivirati svjetla ili alarme kada detektira pokret.

Primjena PIR senzora

PIR senzori koriste se u projektima sigurnosnog nadzora i automatizacije. Kada senzor detektira pokret, može pokrenuti akcije poput slanja obavijesti ili paljenja svjetla.

Kod za PIR senzor:

cpp
int pirPin = 2;
int ledPin = 13;

void setup() {
  pinMode(pirPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int stanje = digitalRead(pirPin);
  if (stanje == HIGH) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    Serial.println("Pokret detektiran!");
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
  delay(200);
}

U ovom primjeru, LED dioda svijetli kada PIR senzor detektira pokret, simulirajući akciju koja se može koristiti za sigurnosni sustav.

6. Senzori za svjetlost

Senzori za svjetlost, poput LDR-a (Light Dependent Resistor), koriste se za detekciju razine svjetla. Oni su korisni u projektima kao što su automatska vanjska svjetla ili inteligentni sustavi za navodnjavanje.

LDR (Light Dependent Resistor)

LDR senzori mijenjaju svoj otpor ovisno o razini svjetlosti. U pametnim projektima, oni mogu automatski paliti i gasiti svjetla ovisno o razini svjetlosti u prostoru.

Kod za LDR senzor:

cpp
int ldrPin = A0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int svjetlost = analogRead(ldrPin);
  Serial.print("Razina svjetlosti: ");
  Serial.println(svjetlost);
  delay(2000);
}

7. Senzori za pritisak i zvuk

Senzori pritiska i zvuka koriste se za specifične aplikacije gdje su potrebne informacije o tlaku zraka ili zvučnim promjenama.

BMP180 senzor tlaka

BMP180 je senzor koji mjeri atmosferski tlak i nadmorsku visinu, te se koristi u meteorološkim projektima i za navigaciju u IoT uređajima.

Kod za BMP180 senzor:

cpp
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BMP085_U.h>

Adafruit_BMP085 bmp;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  if (!bmp.begin()) {
    Serial.println("BMP180 senzor nije pronađen!");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  float tlak = bmp.readPressure();
  Serial.print("Tlak: ");
  Serial.print(tlak);
  Serial.println(" Pa");
  delay(2000);
}

Senzor zvuka

Senzori zvuka detektiraju promjene u zvučnom signalu i koriste se za aktivaciju uređaja, poput automatskih svjetala ili sigurnosnih sustava koji reagiraju na glasne zvukove.

8. Primjena senzora u IoT projektima

IoT (Internet of Things) projekti koriste senzore za prikupljanje podataka i njihovo slanje u oblaku ili lokalnom sustavu. Neki popularni primjeri IoT projekata s upotrebom senzora su:

Pametni dom

Termostat: Senzori temperature upravljaju grijanjem i hlađenjem.
Sigurnosni sustav: PIR senzori i senzori plina detektiraju prisutnost i opasnost.
Automatsko osvjetljenje: LDR senzori pale svjetla ovisno o razini svjetlosti.

Pametni vrt

Navodnjavanje: Senzori za vlagu tla aktiviraju sustav za navodnjavanje kad je tlo suho.
Nadzor kvalitete zraka: Senzori za plin nadziru razinu CO2 i drugih plinova.

Industrijski nadzor

Praćenje tlaka i temperature: Senzori za tlak i temperaturu prate uvjete u skladištima ili tvornicama.
Detekcija curenja plina: MQ senzori mogu identificirati prisutnost opasnih plinova i poslati obavijest o curenju.

9. Korištenje senzora s ESP8266 i ESP32 u IoT projektima

ESP8266 i ESP32 omogućavaju povezivanje senzora s internetom, čineći ih idealnima za IoT projekte. Ovi mikrokontroleri omogućuju slanje podataka u oblaku putem WiFi mreže i integraciju s platformama kao što su Thingspeak, Adafruit IO, ili Blynk.

Primjer IoT projekta s ESP8266

Pratimo temperaturu i vlagu pomoću DHT11 senzora i šaljemo podatke na Thingspeak.

cpp
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <DHT.h>

const char* ssid = "Vaša_WiFi_mreža";
const char* password = "Vaša_lozinka";

const char* server = "api.thingspeak.com";
String apiKey = "VAŠ_API_KEY";

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  dht.begin();
}

void loop() {
  float temperatura = dht.readTemperature();
  float vlaga = dht.readHumidity();

  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    WiFiClient client;
    if (client.connect(server, 80)) {
      String postStr = apiKey;
      postStr += "&field1=";
      postStr += String(temperatura);
      postStr += "&field2=";
      postStr += String(vlaga);
      postStr += "\r\n";

      client.print("POST /update HTTP/1.1\n");
      client.print("Host: api.thingspeak.com\n");
      client.print("Connection: close\n");
      client.print("X-THINGSPEAKAPIKEY: " + apiKey + "\n");
      client.print("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n");
      client.print("Content-Length: ");
      client.print(postStr.length());
      client.print("\n\n");
      client.print(postStr);
    }
  }
  delay(15000);  // Slanje svakih 15 sekundi
}

Zaključak

Senzori su temelj svakog uspješnog projekta u pametnim domovima, industrijskom nadzoru, IoT-u i mnogim drugim područjima. Ovaj vodič pruža osnovne informacije o različitim vrstama senzora i kako ih koristiti u raznim aplikacijama. Bez obzira na vrstu projekta, senzori omogućuju uređajima da "osjete" i reagiraju na svijet oko sebe, stvarajući dinamična i interaktivna rješenja.

Resonator