En este miniproyecto de electrónica de bricolaje, diseñaremos un indicador de nivel multipropósito que puede medir varios parámetros físicos como temperatura, agua, voltaje, humedad, distancia y más. Consta de una pantalla LED con gráfico de barras que presenta las medidas.
Se utilizan cuatro tipos principales de sensores para medir los diferentes parámetros físicos, incluidos los siguientes
- LM35 – detecta la temperatura ambiente
- HC SR04 (UDM): mide la distancia a un objeto
- Sensor de humedad del suelo: detecta el nivel de humedad del suelo
- Potenciómetro (POT): detecta el nivel de voltaje analógico de entrada
- La pantalla LED del gráfico de barras indica los diferentes niveles de parámetros físicos de la siguiente manera:
– Temperatura: 0 – 100°C
– Tensión analógica: 0 – 5 V
– Distancia de un objeto: 0 – 100 cm
– Humedad del suelo: 0 – 100%
Dos LED adicionales indican los valores máximo y mínimo de las medidas físicas. Estos LED parpadean cuando el valor de un sensor alcanza su límite máximo o mínimo. Un zumbador también suena cuando se alcanzan los valores máximos o del sensor.
El LED del gráfico de barras muestra el nivel de cualquier parámetro físico a la vez y se puede seleccionar usando el botón. Un usuario puede elegir cualquier sensor presionando el botón y el sensor mostrará su valor actual en el gráfico de barras LED.
Este dispositivo utiliza componentes simples que incluyen LED, un gráfico de barras, un botón, un timbre, sensores y una placa Arduino NANO. Consulte el diagrama de bloques a continuación para ver la configuración.
Componentes necesarios
Además de una placa Arduino NANO, esto es lo que necesitarás para construir este proyecto:
LM35: un sensor de temperatura que mide la temperatura ambiente y proporciona una salida de voltaje analógica. Este sensor de tipo semiconductor se basa en el principio del termopar. Proporciona salida calibrada de 10 mV/o C, midiendo temperatura de 0 a 100 °C, con salida de 0 a 1 V.
POT (potenciómetro): una resistencia variable que proporciona a la placa Arduino voltaje analógico (de 0 a 5 V) como entrada.
HC SR04 (Medición de distancia ultrasónica – UDM): mide la distancia entre dos objetos cualesquiera y genera una salida de modulación de ancho de pulso (PWM). El ancho del pulso de salida es proporcional a la distancia al objeto.
Sensor de humedad del suelo: mide el nivel de humedad del suelo. La conductividad varía según el nivel de humedad del suelo. Este sensor proporciona una salida de 0 a 5 V a medida que cambia la resistencia (conductividad). Cuando el suelo está completamente seco, la resistencia del sensor está al máximo y la salida es de 5V. Cuando el suelo está completamente mojado, la resistencia del sensor es extremadamente baja y la salida es 0 V.
Indicaciones LED: indican el nivel máximo o mínimo de cualquier valor del sensor como temperatura, humedad del suelo, etc. Los LED también indican qué nivel de sensor se muestra actualmente en el gráfico de barras.
Pulsador: Se utiliza para seleccionar cualquier sensor a la vez. Son cuatro en total. Luego, el nivel medido se muestra en el gráfico de barras LED.
Zumbador: genera una señal audible cuando el nivel de algún sensor alcanza su valor mínimo/máximo.
Gráfico de barras LED: un gráfico de barras de ocho LED que se utiliza para indicar el nivel (de 10 a 90) del sensor (o parámetro) seleccionado, como temperatura, distancia, humedad del suelo, etc.
Placa Arduino: el bloque de construcción principal y CPU del sistema. Arduino realiza las siguientes tareas:
- Lee o detecta temperatura, humedad del suelo, distancia, etc., de sensores
- Proporciona diferentes indicaciones en los LED, como los niveles máximo y mínimo del sensor alcanzados.
- Genera un sonido de timbre
- Muestra diferentes niveles de sensores en un gráfico de barras LED
- Lee la entrada del usuario en el botón para seleccionar el sensor correcto
Diagrama de circuito
Descripción del circuito:
El circuito se construye utilizando una placa Arduino NANO, una pantalla gráfica de barras de ocho LED, el sensor de temperatura LM35, un sensor de medición de distancia ultrasónica (UDM) HC SR-04, un sensor de humedad del suelo, algunos LED, una campana y un pulsador. .
El gráfico de barras LED:
- Tiene ocho LED. Todos los terminales del cátodo están en cortocircuito y conectados a tierra.
- Ocho terminales de ánodo están conectados a los pines digitales D2 – D9 del Arduino NANO.
Indicadores LED:
- Hay seis LED. Sus cátodos están conectados a tierra.
- Max_LED (ROJO) se utiliza para indicar el valor máximo del sensor y está conectado al pin digital D10.
- MIN_LED (AZUL) se utiliza para indicar el valor mínimo del sensor y está conectado al pin digital D11.
- Temp_LED (AMARILLO) indica el nivel de temperatura que se muestra en el gráfico de barras. Está conectado al pin A0 (pin digital 14).
- Dist_LED (AMARILLO) indica que la distancia está indicada en el gráfico de barras. Está conectado al pin A1 (pin digital 15).
- SEN_LED (AMARILLO) indica el nivel del potenciómetro que se muestra en el gráfico de barras. Está conectado al pin A2 (pin digital 16).
- Soil_most_LED (AMARILLO) indica el nivel de humedad del suelo como se indica en el gráfico de barras. Está conectado al pin A3 (pin digital 17).
Zumbador: genera una señal audible cuando el nivel del sensor alcanza el mínimo o máximo. Está conectado al pin digital D12.
Pulsador: se utiliza para seleccionar diferentes sensores y se conecta al pin digital D13.
Sensor de temperatura LM35: tiene tres pines: (1) Vcc (2) GND (3) Op. El pin Vcc está conectado a 5 V y el pin GND está conectado a tierra. El pin Op está conectado al pin de entrada analógica A7.
Sensor de humedad del suelo: tiene tres pines: (1) Vcc (2) GND (3) Op. El pin Vcc está conectado a 5 V y el pin GND está conectado a tierra. El pin Op está conectado al pin de entrada analógica A5.
Potenciómetro: tiene tres terminales. Dos terminales finales están conectados a 5V y tierra. El terminal central está conectado al pin de entrada analógica A6.
HC SR04 UDM: tiene cuatro pines: (1) Vcc (2) GND (3) Trig (4) Echo. El pin Vcc está conectado a 5V y el pin GND está conectado a tierra. Los pines Trig y Echo están conectados a los pines digitales D1 y D0 respectivamente.
Operación del circuito:
Hay cuatro sensores utilizados en este circuito. Sus niveles se indican en el gráfico de barras en función de la selección del usuario, que se realiza presionando un botón. Los sensores se pueden seleccionar cíclicamente, como se muestra en la Tabla I.
tabla 1
Potenciómetro (POT): proporciona voltaje analógico (0 a 5 V) como entrada al pin A6. Luego, Arduino convierte este voltaje analógico en un valor digital de 0 a 1023. Este rango luego se convierte de 0 a 100 y se muestra en el gráfico de barras como se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2
Sensor de temperatura LM35: mide la temperatura entre 0 y 100 °C y proporciona una salida analógica de 0 a 1 V. Tiene una resolución de 10 mV/°C. Se suministra un voltaje analógico de 0 a 1 V al pin de entrada A7. Arduino convierte esta entrada de voltaje analógico en un valor digital en el rango de 0 a 100, que se muestra en el gráfico de barras LED (como se muestra en la Tabla 2).
Sensor de humedad del suelo: mide el nivel de humedad en el suelo y proporciona un voltaje analógico de 0 a 5 V como salida. La salida es de 5V cuando el suelo está completamente seco y de 0V cuando el suelo está completamente mojado. Esta salida de voltaje analógico se suministra al pin de entrada A5, que Arduino convierte en un valor digital de 0 a 1023. Este rango luego se convierte de 0 a 100 y se muestra en el gráfico de barras LED (según la Tabla 2).
HC SR-04 UDM: mide la distancia a cualquier objeto frente a ti, generando una salida PWM en el pin Echo. El Arduino mide el ancho de este pulso de salida desde el pin Echo y calcula la distancia al objeto en centímetros. La distancia al objeto (entre 0 y 100 cm) se muestra en el gráfico de barras LED.
Cuando el valor de cualquier sensor excede 90, el MAX_LED comienza a parpadear y el timbre suena. De manera similar, cuando el valor de cualquier sensor es inferior a 10, el MIN_LED comienza a parpadear y el timbre suena.
El usuario puede seleccionar:
- Nivel de temperatura
- Nivel de humedad del suelo
- Distancia del objeto
- Nivel de potenciómetro
Cuando presiona el botón, el nivel de ese sensor se muestra en el gráfico de barras LED. También es posible conectarse con cualquier otro sensor analógico o digital (como DHT, DS18B20) y se mostrará su nivel. Por eso este dispositivo es verdaderamente un indicador de nivel multifuncional.
