Na Parte I deste tutorial, aprendemos como apresentar dados (ou valores) usando um potenciômetro (POT) e um display de diodo orgânico emissor de luz (OLED). Para este projeto, o POT era um sensor analógico (os potenciômetros também podem ser digitais), que atua como um resistor para controlar o fluxo de uma corrente elétrica. A tecnologia OLED utiliza LEDs em que a luz é produzida por uma molécula orgânica.
Na Parte II, apresentaremos dados usando dois sensores analógicos adicionais:
- Sensor de umidade do solo – mede o conteúdo volumétrico de água no solo
- Resistor dependente de luz (LDR) – um fotorresistor ou componente eletrônico sensível à luz
Consulte a Parte I para revisar os princípios básicos de como fazer a interface de um display OLED com o Arduino. Aqui, começaremos discutindo como fazer a interface dos sensores de solo e LDR com o Arduino.
O sensor de umidade do solo consiste em duas partes: uma sonda do sensor e um circuito do sensor. A sonda do sensor possui dois condutores expostos, que atuam como um resistor variável (muito parecido com o POT). Sua resistência varia de acordo com o teor de água do solo. Esta resistência é inversamente proporcional à umidade do solo.
Um sensor de umidade do solo
Isso significa que quanto maior o teor de água no solo, melhor será a condutividade e menor resistência. Inversamente, se houver pouca ou nenhuma água no solo, o sensor terá baixa condutividade e maior resistência.
Esta sonda está conectada ao circuito do sensor. O circuito é construído utilizando um amplificador operacional (op-amp), que funciona como comparador. Como o próprio nome sugere, um comparador é um dispositivo que compara duas tensões ou correntes. Em seguida, ele emite um sinal digital que indica qual dos dois é maior.
Para este projeto, fornece uma saída analógica e digital. A tensão de saída analógica é ajustada entre 0 e 5 V, conforme a resistência da ponta de prova varia. A saída digital está entre 0 e 5 V, conforme tensão limite configurada no POT. Um aparador POT é usado aqui. É um resistor variável que pode ajustar ou calibrar circuitos.
O trimmer (ou Trim POT) é usado para ajustar a sensibilidade da sonda. Dois LEDs servem como indicadores.
1. LED de energia – indica que o sensor está ativo
2. LED de saída – liga quando a saída digital (D0) está baixa (0 V)
Nomes de pinos, funções e conexões…
O resistor dependente de luz ou LDR também é um resistor variável, mas funciona segundo o princípio da fotocondutividade, o que significa que sua resistência depende da intensidade da luz. É feito de material de sulfeto de cádmio (Cds). Quando a luz atinge este material, os fótons levam a um aumento na condutividade.
Essencialmente, quanto maior a luz, mais fótons, o que aumenta a condutividade e diminui a resistência. O oposto também é verdade. Se houver pouca luz e poucos fótons, haverá pouca condutividade, mas mais resistência.
Esta mudança na resistência é convertida em uma saída de tensão analógica entre 0 e 5 V usando uma resistência pull-down.
Para este projeto, utilizamos um módulo LDR que possui o mesmo arranjo de circuito com três pinos.
Nomes de pinos, funções e conexões…
Diagrama de circuito
Conexões de circuito
Este circuito é construído usando apenas quatro componentes: uma placa Arduino NANO, o display OLED, um módulo LDR e o sensor de umidade do solo.
- O módulo LDR possui três pinos: os pinos +V, GND e de sinal. Os pinos +V e GND são conectados aos pinos +5 V e GND da placa Arduino. O pino de sinal está conectado ao pino de entrada analógica A1 da placa.
- O módulo do sensor de umidade do solo também possui os mesmos três pinos: os pinos +V, GND e de sinal. Os pinos +V e GND são conectados aos pinos +5 V e GND da placa Arduino. O pino de sinal está conectado ao pino de entrada analógica A0 da placa.
- O OLED possui quatro pinos de interface (conforme discutido na parte I deste tutorial): VCC, GND, SDA e SCL. Os pinos VCC e GND são conectados aos pinos +5 V e GND do Arduino, fornecendo alimentação ao display. Os pinos SDA e SCL são conectados aos pinos A4 (SDA) e A5 (SCL) do Arduino para comunicação de dados.
- O Arduino recebe sua fonte de alimentação da porta USB de um computador. O chip regulador de tensão integrado fornecerá uma alimentação de 5 V para os módulos do sensor e para o display OLED.
Operação do circuito
- Primeiro, o sensor de umidade do solo detecta o conteúdo de água no solo. A condutividade entre suas duas sondas varia de acordo com o nível de umidade e fornece uma saída de tensão analógica. Se o nível de umidade for baixo, a condutividade também será baixa, mas a tensão de saída será alta (aprox. 5 V) — e vice-versa. Isto significa que à medida que o nível de umidade do solo aumenta, a tensão de saída analógica diminui.
- Esta tensão de saída analógica é lida pelo Arduino, que a converte em um valor digital correspondente entre 0 e 1023. Este valor digital é posteriormente convertido em uma porcentagem (entre 0 e 100%).
- À medida que o teor de umidade do solo aumenta, a tensão de saída analógica diminui e o valor percentual correspondente aumenta — ou vice-versa.
- O módulo LDR também fornece uma tensão de saída analógica de acordo com a intensidade da luz. À medida que aumenta de acordo com o LDR, a tensão de saída analógica também aumenta – ou vice-versa. Se a luz diminuir, a tensão de saída analógica também diminuirá.
- Esta tensão de saída analógica também é lida pelo Arduino e convertida em um valor digital correspondente entre 0 e 1023. Este valor digital é posteriormente convertido em uma porcentagem (entre 0 e 100%).
- O Arduino converte os valores de ambos os sensores em uma faixa percentual (entre 0 e 100%) e os exibe no OLED.
O circuito operacional
Programa de software
O microcontrolador da placa Arduino (ATMega328) executa estas tarefas ao usar o programa abaixo:
1. Lê a saída de tensão analógica de ambos os sensores
2. Converte os dados do sensor em uma faixa percentual (entre 0 e 100%)
3. Exibe os valores dos dados dos sensores no display OLED
Este programa foi escrito em linguagem C/C++ usando o software Arduino IDE. Também é compilado e carregado no microcontrolador Arduino usando o mesmo software.
