基于Arduino的雨水檢測系統(tǒng)設計

通過使用Arduino開發(fā)板和雨量傳感器（Rain Sensor）連接，可以輕松制作一個簡單的雨水檢測系統(tǒng)（Rain Detection System）。傳感器將檢測到任何降雨，Arduino開發(fā)板將對其進行感應并執(zhí)行所需的操作。這樣的系統(tǒng)可用于許多不同的領域，例如農業(yè)和汽車領域。降雨檢測可用于自動調節(jié)灌溉過程。而且，連續(xù)的降雨數據可以幫助農民使用該智能系統(tǒng)，僅在需要時才自動為作物澆水。同樣，在汽車領域，通過使用雨水檢測系統(tǒng)可以使雨刷器完全自動化。而且，家庭自動化系統(tǒng)還可以使用雨水檢測功能自動關閉窗戶并調節(jié)室溫。在本篇文章中，我們將使用Arduino和蜂鳴器制作簡單的雨量傳感器。然后，您可以在該設置基礎之上制作任何所需的內容。另外，請注意，雨量傳感器模塊根據使用情況也稱為雨滴傳感器、或雨水傳感器，但本文中它們均指的是同一傳感器，并且工作原理相同。

所需的材料

● Arduino UNO開發(fā)板

● 雨量傳感器

● 蜂鳴器

● 面包板

● 連接導線

雨量傳感器

雨量檢測模塊由兩個電路板組成，分別是雨量傳感器電路板和控制板。

雨量傳感器電路板模塊（Rain Sensor）由兩個銅線組成，其設計方式使得它們在干燥條件下可為電源電壓提供高電阻，并且該模塊的輸出電壓為5V。隨著電路板上濕度的增加，該模塊的電阻逐漸減小。隨著電阻的降低，其輸出電壓也會相對于模塊上的濕度降低。雨量傳感器電路板模塊由兩個用于連接到控制板的引腳組成，如下所示。

控制板模塊控制靈敏度并將模擬輸出轉換為數字輸出。如果模擬值低于控制板的閾值，則輸出為低電平；如果模擬值高于閾值，則輸出為數字高電平。為了進行比較和轉換，使用了LM393運算放大器比較器。運算放大器比較器是一個有趣的電路，可以用來比較兩個不同的電壓值。

如下所示，雨量控制模塊由4個用于連接Arduino的引腳組成，即VCC、GND、D0、A0，另外兩個引腳用于連接雨量傳感器電路板模塊?？傊?，雨量傳感器電路板模塊檢測雨水，控制板模塊用于控制靈敏度，并將模擬值轉換為數字值。

雨量傳感器的工作原理

雨量傳感器模塊的工作原理很容易理解。在晴天期間，由于模塊干燥，因此對電源電壓具有很高的電阻。該電壓在模塊的輸出引腳上為5V。如果由Arduino的模擬引腳讀取，則此5V讀取為1023。在下雨期間，雨水會導致雨量傳感器模塊電路板的濕度增加，進而導致電阻減小。隨著電阻逐漸減小，輸出電壓開始減小。

當雨量傳感器模塊完全濕透并且其提供的電阻最小時，輸出電壓將盡可能低（約0）。如果由Arduino的模擬引腳讀取，則此0V將讀取為0值。如果模塊部分潮濕，則該雨板模塊的輸出將取決于其提供的電阻。如果通過防雨板模塊提供的電阻的輸出為3V，則讀取的模擬值將為613。可以通過以下公式得出查找ADC的公式：ADC =（模擬電壓值X 1023）/ 5。通過使用此公式，您可以將任何模擬電壓轉換為Arduino模擬讀取值。

電路圖

下面的電路圖顯示了Arduino與雨量傳感器的電路連接。

電路圖中所示的雨量傳感器模塊連接至控制板?？刂瓢宓腣CC引腳連接到5V電源。接地引腳接地。如果需要，可以將D0引腳連接到Arduino的任何數字引腳，并且該引腳必須在程序中聲明為輸入引腳。 由于D0引腳輸出的是高低電平信號，因此我們無法獲得D0引腳確切的輸出電壓值。如果輸出引腳超過閾值電壓，則控制模塊可以監(jiān)測輸出的變化。即使雨量傳感器模塊中的輸出電壓發(fā)生一點變化，我們也需要操作蜂鳴器。由于這些原因，我們使用A0引腳，并將其連接到Arduino的模擬引腳，這使得監(jiān)視輸出變化變得容易。蜂鳴器可以連接到Arduino的任意數字引腳。如果蜂鳴器需要5V以上的電壓，則嘗試使用繼電器電路或晶體管。

代碼說明

雨量傳感器的Arduino代碼是使用Arduino IDE編寫的。該項目的完整代碼在本文末尾給出。

#define rainfall A0

#define buzzer 5

int value;

int set=10;

將引腳A0定義為rainfall，將引腳5定義為buzzer，并將變量“value”和“set”聲明為整數，并將其變量set值設置為10?？梢愿鶕嶋H情況更改此值。如果您希望即使下雨很小也能啟動蜂鳴器，將變量值設置為最小值。

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(buzzer,OUTPUT);

pinMode(rainfall,INPUT);

}

初始化串口通訊，并將蜂鳴器設置為輸出引腳，將rainfall引腳設置為輸入引腳。

void loop() {

value = analogRead(rainfall);

Serial.println(value);

value = map(value,0,1023,225,0);

在loop函數中，函數analogRead讀取雨量傳感器的值。Serial.println(value)在串口監(jiān)視器上打印該值，這在調試時很有幫助。map函數映射輸出引腳上的雨量傳感器的值，并為變量分配一個值，范圍為0到225。

if(value>=set){

Serial.println("rain detected");

digitalWrite(buzzer,HIGH);

如果讀取的傳感器值大于set值，則程序進入循環(huán)，在串口監(jiān)視器上打印消息并打開蜂鳴器

else{

digitalWrite(buzzer, LOW);

僅當該值小于set值時，程序才進入else功能。當設定值大于傳感器的值時，將關閉蜂鳴器，表明沒有雨。

基于Arduino的雨水檢測系統(tǒng)的工作

該系統(tǒng)的工作方式是：在下雨時，雨水充當觸發(fā)器，從而觸發(fā)蜂鳴器。在雨滴傳感器的Arduino代碼中，我們定義了引腳5是蜂鳴器和A0是雨滴傳感器引腳。

這是雨量傳感器的眾多應用場景中的一種，在雨刷、其他家庭自動化、農業(yè)部門等中也會看到相同的原理。希望您理解該項目并喜歡進行制作。
編輯：hfy