Sensori su Arduino: misurare temperatura, prossimità e luce

Che tu sia esperto o meno in campo informatico ed elettronico, avrai sicuramente sentito parlare almeno una volta nella tua vita di Arduino e i suoi sensori. Si tratta di una piattaforma hardware con la quale puoi creare numerose tipologie di circuiti per diverse applicazioni. È stata inventata ad Ivrea nel 2005 quando il professore universitario Massimo Banzi sceglie di facilitare il compito ai suoi ragazzi per lo studio dell’Interaction Design e da allora si è diffusa in tutto il mondo. Quando vuoi costruire qualcosa con Arduino, non puoi dimenticarti tutto il vasto corredo di sensori e motori che contribuiranno a rendere uniche le tue invenzioni. In questo articolo andremo ad approfondire i principali.

Sensori di temperatura Arduino

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Se sei uno dei tanti che utilizza la piattaforma hardware Arduino probabilmente ti sarai chiesto almeno una volta come funzionano i sensori di temperatura. Questa potrebbe rappresentare un’operazione piuttosto complicata ma in realtà non è affatto così. La scelta del sensore di temperatura deve essere fatta a seconda della precisione che si richiede e il range di temperatura. Altri elementi fondamentali sono ad esempio anche l’inerzia termica oppure l’isolamento del sensore dal fluido nel quale è immerso.

Devi ricordare inoltre che i sensori possono essere sia analogici che digitali e dovrai quindi scegliere quello più adatto alle tue esigenze. Generalmente il più semplice da utilizzare è TMP36, il quale consente l’acquisizione di temperature che variano tra -40°C e +125°C. Se vuoi misurare la temperatura ambiente puoi invece utilizzare il sensore LM35 che è caratterizzato da un’interfaccia di tipo analogico. Per questo motivo il suo funzionamento risulta essere davvero molto semplice ed immediato: tutto quello che devi fare infatti è leggere l’uscita analogica in modo tale da poter ricavare la temperatura.  Non trattandosi di un sensore di tipo digitale infatti non dovrai instaurare alcun tipo di collegamento digitale.

Facile vero?

Sensori di prossimità Arduino

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I sensori di prossimità, o distanza, sfruttano il meccanismo di misura degli ultrasuoni o degli infrarossi: calcolano la distanza dagli ostacoli grazie al tempo che l’onda sonora impiega ad essere riflessa dall’ostacolo in questione.

Esempi di applicazione dei sensori di prossimità

Molto spesso, allo scopo di avvisare dell’avvicinamento ad un ostacolo, puoi decidere di pilotare un led che lampeggia, in modo da dare un aiuto visivo che indica il superamento di una determinata distanza di sicurezza.

Tipologie di sensori di prossimità

Ci sono, come già detto, due principali tipologie di sensori di prossimità:

  • Sensori ad infrarossi: questi sensori ti permetteranno di progettare con una piccola spesa un efficace sistema di rilevamento degli ostacoli.
    Ma… Come fare a progettare una basetta di rilevamento?
    Bisogna dotarsi di un generatore di infrarossi, un rilevatore, un LED e qualche resistenza variabile. Il generatore emana un’onda che va a “sbattere” contro l’ostacolo e viene intercettata dal rilevatore nel momento in cui perde di potenza in quanto viene riflessa.
    Il rilevatore fa accendere il LED, modulato attraverso alcune resistenze variabili, che avvisa dell’avvicinamento all’ostacolo.
  • Sensori ad ultrasuoni: il principio di funzionamento è più o meno lo stesso.
    Qual è la differenza fondamentale con i sensori ad infrarossi? La frequenza di rilevazione dell’onda riflessa, che ha un valore diverso rispetto al sensore ottico. Spesso puoi far suonare il sensore con frequenza crescente all’avvicinarsi dell’ostacolo.

Grazie al kit di sensori pensato per Arduino, potrai divertirti a costruire moltissime cose ed a sperimentare varie combinazioni di sensori per ottenere i risultati desiderati. I sensori di prossimità, combinati con qualche LED e cicalino, riescono a darti la possibilità di invertire le ruote in qualsiasi applicazione mobile, e sono estremamente semplici da pilotare.

Con qualche semplice calcolo riuscirai anche a modulare la distanza a cui vuoi che gli avvisi si attivino, in modo da creare un perfetto sistema di allarme e rilevamento ostacolo. Ti divertirai sicuramente e metterai in moto l’inventore che è nascosto in te!

Sensore di luce Arduino

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Riuscire a capire come funzionano i sensori di luce per Arduino non è affatto un gioco da ragazzi, è vero. Ma con un po’ di applicazione non sarà affatto difficile riuscire a comprenderne il funzionamento.

Per prima cosa, è bene tenere conto del fatto che per effettuare la cosiddetta lettura della luce serve una fotoresistenza che, in termini molto semplici, non è altro che un conduttore tradizionale dotato di una resistenza inversamente proporzionale alla luce da cui viene colpita.

È vero, spiegata così la faccenda sembra complessa e articolata ma, in realtà, è più facile di quanto di pensi!

Per far funzionare il tutto, bisogna collegare il Led ad un pin digitale a cui, subito dopo, deve essere collegata la fotoresistenza. Attenzione, però: uno dei piedini deve essere collegato dalla parte positiva, l’altro, invece, ad una resistenza rigorosamente da 10k e, ovviamente, ad un pin non digitale ma analogico ovviamente di Arduino.

E per quanto riguarda la massa?

Niente paura, adesso arriviamo anche a quella! La resistenza, infatti, deve essere collegata appunto alla massa dopo aver portato a termine tutte le operazioni sopra dette.

Questa particolare resistenza è necessaria quando la resistività della fotoresistenza in questione risulta essere nulla. Ciò serve principalmente per evitare che si crei un cortocircuito e che la scheda venga danneggiata in maniera a dir poco irrimediabile. Nell’eventualità in cui la scheda dovesse bruciarsi, sarebbe decisamente difficile riuscire a fare i conti in maniera rapida con un simile guasto.

Per questo motivo, l’unica cosa da fare è seguire con particolare scrupolosità tutti i passaggi ed evitare di fare mosse avventate che potrebbero mettere in crisi il sistema e generare qualche scintilla di troppo. Ad Arduino, quindi, arriverà una tensione che va da 0v fino a 5v sul pin cosiddetto A0. La tensione che arriva viene, in seguito, tradotta in un numero da 0 a 1023 attraverso un particolare convertitore digitale. Questo numero non farà altro che rappresentare la luminosità che si intende misurare.

Niente di più semplice fino a qua, giusto?

Ovviamente, ad Arduino è necessario comunicare i vari parametri di riferimento in modo tale da ottenere una risposta il più possibile precisa. In buona sostanza, bisogna fargli capire quando la luminosità viene considerata bassa e quando, invece, può essere considerata alta. Attraverso la semplicissima funzione if, dunque, si avrà la possibilità di impostare, ad esempio, che un valore al di sotto di 500 è sinonimo di una bassa luminosità e che, in questo caso, il led dovrà accendersi. Discorso contrario, invece, dovrà essere effettuato nel caso in cui il valore riuscisse a superare tale quota precedentemente stabilita. Insomma, come è facile intuire, si tratta di un meccanismo che, una volta provato, diventa semplice da comprendere oltre che particolarmente intuitivo.

A questo punto, non resta altro da fare che cimentarsi in qualche prova e vedere quale è il funzionamento del dettaglio, facendo attenzione a quanto detto poco sopra al fine di evitare di dover fare i conti con qualche cortocircuito a cui non sarebbe affatto semplice riuscire a porre rimedio.

Sensori di movimento Arduino

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I sensori di movimento Arduino sono stati ideati per creare un impianto di sorveglianza fai da te tramite appunto il semplice utilizzo del sistema Arduino. Con poche righe dei codice sarai in grado ci creare un piccolo software molto semplice da utilizzare che darà vita ad tuo rilevatore automatico di movimento.

L’installazione del sistema richiede alcune competenze di programmazione basilari, che ti faranno risparmiare molti soldi rispetto a quello che spendereste chiamando un esperto per creare un impianto al posto vostro.
Esistono diversi tipi di sensori di movimento Arduino sono configurati in base alla funzionalità che si vuole dare ai rilevatori di movimento.

Sono sistemi piccoli ed efficienti e di conseguenza facilmente applicabili a tutte le pareti e soffitti. Solitamente vengono usati in combinazione con luci a LED che vengono attivate al rilevamento del movimento.

Ogni sistema di movimento Arduino comprende anche da un timer regolabile che è in grado di poter impostare la durata dell’impulso dell’elettricità alla lampadina.
Tutte queste funzioni del sensore sono applicabile a qualsiasi tipo di luce a LED in moda da garantire l’illuminazione di un luogo al proprio passaggio senza il bisogno di premere un pulsante.

Questi sistemi sono molto comodi, sopratutto per luci di passaggio come ad esempio su scale e ingressi che altrimenti dovrebbero essere spente manualmente.
È un modo semplice per poter evitare consumi di luci che potremmo dimenticarci, sprecando inutilmente energia elettrica!