Neste mini projeto eletrônico do tipo faça você mesmo (faça você mesmo), projetaremos um indicador de nível multiuso que pode medir vários parâmetros físicos como temperatura, água, tensão, umidade, distância e muito mais. Consiste em um display LED gráfico de barras que apresenta as medições.
Quatro tipos principais de sensores são usados para medir os diferentes parâmetros físicos, incluindo os seguintes
- LM35 – detecta a temperatura ambiente
- HC SR04 (UDM) – mede a distância de um objeto
- Sensor de umidade do solo – detecta o nível de umidade do solo
- Potenciômetro (POT) – detecta o nível de tensão analógica de entrada
- O display LED gráfico de barras – indica os diferentes níveis de parâmetros físicos da seguinte forma:
– Temperatura: 0 – 100°C
– Tensão analógica: 0 – 5 V
– Distância de um objeto: 0 – 100 cm
– Umidade do solo: 0 – 100%
Dois LEDs adicionais indicam os valores máximo e mínimo das medições físicas. Esses LEDs piscam quando um valor do sensor atinge seu limite máximo ou mínimo. Uma campainha também emite um sinal sonoro quando os valores máximos ou do sensor são alcançados.
O LED do gráfico de barras exibe o nível de qualquer parâmetro físico por vez e pode ser selecionado usando o botão. Um usuário pode escolher qualquer sensor pressionando o botão e o sensor exibirá seu valor atual no LED do gráfico de barras.
Este dispositivo usa componentes simples, incluindo LEDs, um gráfico de barras, um botão, uma campainha, sensores e uma placa Arduino NANO. Confira o diagrama de blocos abaixo para ver a configuração.
Componentes necessários
Além de uma placa Arduino NANO, aqui está o que você precisará para construir este projeto:
LM35: um sensor de temperatura que mede a temperatura ambiente e fornece uma saída de tensão analógica. Este sensor do tipo semicondutor é baseado no princípio do termopar. Fornece saída calibrada de 10 mV /o C, medindo a temperatura de 0 – 100° C, com saída de 0 – 1 V.
POT (potenciômetro): um resistor variável que fornece à placa Arduino a tensão analógica (de 0 a 5 V) como entrada.
HC SR04 (medição ultrassônica de distância – UDM): mede a distância entre quaisquer dois objetos e gera uma saída de modulação por largura de pulso (PWM). A largura do pulso de saída é proporcional à distância do objeto.
Sensor de umidade do solo: mede o nível de umidade do solo. A condutividade varia de acordo com o nível de umidade do solo. Este sensor fornece uma saída de 0 a 5 V conforme a resistência (condutividade) muda. Quando o solo está completamente seco, a resistência do sensor está no máximo e a saída é de 5V. Quando o solo está completamente molhado, a resistência do sensor é extremamente baixa e a saída é 0 V.
Indicações LED: indicam o nível máximo ou mínimo de qualquer valor do sensor, como temperatura, umidade do solo, etc. Os LEDs também indicam qual nível do sensor está atualmente exibido no gráfico de barras.
Botão de apertar: usado para selecionar qualquer sensor de cada vez. Há quatro no total. O nível medido é então exibido no gráfico de barras de LED.
Campainha: gera um sinal sonoro quando qualquer nível do sensor atinge seu valor mínimo/máximo.
Gráfico de barras de LED: um gráfico de barras de oito LEDs usado para indicar o nível (de 10 a 90) do sensor (ou parâmetro) selecionado, como temperatura, distância, umidade do solo, etc.
Placa Arduino: o principal bloco de construção e CPU do sistema. Arduino executa as seguintes tarefas:
- Lê ou detecta temperatura, umidade do solo, distância, etc., dos sensores
- Fornece diferentes indicações nos LEDs, como os níveis máximo e mínimo do sensor alcançados
- Gera um sinal sonoro da campainha
- Exibe os diferentes níveis do sensor no gráfico de barras de LED
- Lê a entrada do usuário no botão para selecionar o sensor correto
Diagrama de circuito
Descrição do circuito:
O circuito é construído usando uma placa Arduino NANO, um display gráfico de barras de oito LEDs, o sensor de temperatura LM35, um sensor de medição de distância ultrassônica (UDM) HC SR-04, um sensor de umidade do solo, alguns LEDs, uma campainha e um botão de apertar.
O gráfico de barras LED:
- Existem oito LEDs nele. Todos os terminais do cátodo estão em curto e conectados ao terra.
- Oito terminais anódicos são conectados aos pinos digitais D2 – D9 do Arduino NANO.
Os indicadores LED:
- Existem seis LEDs. Seus cátodos estão conectados ao solo.
- Max_LED (VERMELHO) é usado para indicar o valor máximo do sensor e é conectado ao pino digital D10.
- MIN_LED (AZUL) é utilizado para indicar o valor mínimo do sensor e está conectado ao pino digital D11.
- Temp_LED (AMARELO) indica o nível de temperatura exibido no gráfico de barras. Está conectado ao pino A0 (pino digital 14).
- Dist_LED (AMARELO) indica que a distância é indicada no gráfico de barras. Está conectado ao pino A1 (pino digital 15).
- SEN_LED (AMARELO) indica o nível do potenciômetro mostrado no gráfico de barras. Está conectado ao pino A2 (pino digital 16).
- Soil_most_LED (AMARELO) indica o nível de umidade do solo conforme indicado no gráfico de barras. Está conectado ao pino A3 (pino digital 17).
Campainha: gera um sinal sonoro quando o nível do sensor atinge o mínimo ou o máximo. Está conectado ao pino digital D12.
Botão de apertar: usado para selecionar diferentes sensores e está conectado ao pino digital D13.
Sensor de temperatura LM35: possui três pinos: (1) Vcc (2) GND (3) Op. O pino Vcc está conectado a 5 V e o pino GND está conectado ao terra. O pino Op está conectado ao pino de entrada analógica A7.
Sensor de umidade do solo: possui três pinos: (1) Vcc (2) GND (3) Op. O pino Vcc está conectado a 5 V e o pino GND está conectado ao terra. O pino Op está conectado ao pino de entrada analógica A5.
Potenciômetro: tem três terminais. Dois terminais finais são conectados a 5 V e ao terra. O terminal central está conectado ao pino de entrada analógica A6.
HC SR04 UDM: tem quatro pinos: (1) Vcc (2) GND (3) Trig (4) Echo. O pino Vcc está conectado a 5 V e o pino GND está conectado ao terra. Os pinos Trig e Echo são conectados aos pinos digitais D1 e D0, respectivamente.
Operação do circuito:
Existem quatro sensores usados neste circuito. Seus níveis são indicados no gráfico de barras com base na seleção do usuário, que é realizada pressionando um botão. Os sensores podem ser selecionados ciclicamente, conforme Tabela I.
tabela 1
Potenciômetro (POT): fornece a tensão analógica (0 a 5 V) como entrada para o pino A6. Essa tensão analógica é então convertida em um valor digital de 0 a 1023 pelo Arduino. Este intervalo é posteriormente convertido em 0 a 100 e exibido no gráfico de barras conforme Tabela 2.
mesa 2
Sensor de temperatura LM35: mede a temperatura entre 0 – 100° C e fornece a saída analógica de 0 a 1V. Possui resolução de 10 mV/°C. A tensão analógica de 0 – 1V é fornecida ao pino de entrada A7. O Arduino converte esta entrada de tensão analógica em um valor digital na faixa de 0 a 100, que é exibido no gráfico de barras do LED (conforme Tabela 2).
Sensor de umidade do solo: mede o nível de umidade no solo e fornece a tensão analógica 0 – 5 V como saída. A saída é de 5 V quando o solo está totalmente seco e 0 V quando o solo está completamente molhado. Esta saída de tensão analógica é fornecida ao pino de entrada A5, que é convertido em um valor digital de 0 a 1023 pelo Arduino. Esta faixa é posteriormente convertida em 0 a 100 e exibida no gráfico de barras de LED (conforme Tabela 2).
HC SR-04 UDM: mede a distância de qualquer objeto à sua frente, gerando uma saída PWM no pino Echo. O Arduino mede a largura desse pulso de saída do pino Echo e calcula a distância do objeto em centímetros. A distância do objeto (entre 0 – 100 cm) é exibida no gráfico de barras de LED.
Quando qualquer valor do sensor ultrapassa 90, o MAX_LED começa a piscar e a campainha emite um sinal sonoro. Da mesma forma, quando qualquer valor do sensor for inferior a 10, o MIN_LED começa a piscar e a campainha emite um sinal sonoro.
O usuário pode selecionar:
- Nível de temperatura
- Nível de umidade do solo
- Distância do objeto
- Nível do potenciômetro
Ao pressionar o botão, o nível desse sensor é exibido no gráfico de barras de LED. Também é possível conectar com qualquer outro sensor analógico ou digital (como DHT, DS18B20) e seu nível será exibido. É por isso que este dispositivo é verdadeiramente um indicador de nível multifuncional.
