物联网AI MicroPython传感器学习 之 雨滴感应传感器

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一、产品简介

雨滴传感器主要用于检测是否下雨及雨量的大小，并广泛应用于汽车自动刮水系统、智能灯光系统和智能天窗系统等。该雨滴传感器可用于各种天气状况的监测，并转成数字信号DO和模拟信号AO输出。

引脚定义

• VCC：3V3～5V
• GND：电源地
• DO：TTL开关信号输出
• AO：模拟信号输出

  二、技术参数

  • 传感器面积5.0x4.0CM，表面采用镀镍处理，具有较好的抗氧化、导电性、耐用性；
  • 采用LM393比较器输出，信号无噪音，波形好，驱动能力强，大于15mA；
  • 配合电位器可调节灵敏度；
  • 工作电压：3.3V - 5V
  • 输出形式：数字开关量输出（0和1），模拟量AO电压输出；
  • PCB尺寸：3.2CM x 1.4CM

    三、软件接口

    Raindrops(gpioObj) - 创建 Raindrops 驱动对象

    • 函数原型：

      drv = Raindrops(gpioObj)

      • 参数说明：

        参数	类型	必选参数？	说明
        gpioObj	GPIO	是	输入IN,传入GPIO对象

        • 返回值：

          Raindrops 对象成功，返回 Raindrops 对象；Raindrops 对象创建失败，抛出 Exception

        • 示例代码：

          from machine import Pin
          import raindrops
          # 初始化 GPIO
          gpioObj = Pin(2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
          drv = raindrops.Raindrops(gpioObj)
          print("raindrops inited!")
          

          • 输出：

            raindrops inited!
            

            raindropDetect() - 检测当前是否有雨滴

            • 函数功能：

              通过 GPIO 读取数字开关量，无雨滴为高电平 1，有雨滴时为低电平 0

            • 函数原型：

              drv.raindropDetect()

              • 参数说明：

                无

              • 返回值

                开关量（数据类型：整型）

              • 示例：

                from machine import Pin
                import raindrops
                # 初始化 GPIO
                gpioObj = Pin(2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
                drv = raindrops.Raindrops(gpioObj)
                print("raindrops inited!")
                detected = drv.raindropDetect()
                if detected == 0:
                    print("raindrop is detected")
                else:
                    print('no raindrop detected')
                

                • 输出：

                  raindrop is detected
                  

                  四、接口案例

                  在传感器表面有雨滴时，会获得开关量值，移除表面雨滴时，开关量消失。

                  • 示例代码：

                    # Python代码
                    from machine import Pin
                    import raindrops
                    import utime   # 延时函数在utime库中
                    if __name__ == '__main__':
                        # 初始化 GPIO
                        gpioObj = Pin(2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
                        drv = raindrops.Raindrops(gpioObj)
                        print("raindrops inited!")
                        while True:      # 无限循环
                            detected = drv.raindropDetect()  # 周期性检查噪音值
                            if detected == 0:
                                print("raindrop is detected")
                            else:
                                print('no raindrop detected')
                            utime.sleep_ms(300)
                    

                    • 输出：

                      ...
                      no raindrop detected
                      no raindrop detected
                      raindrop is detected
                      raindrop is detected
                      ...
                      

                      五、通信协议

                      主控芯片与雨滴感应传感器之间使用 GPIO 通讯，雨滴传感器通过 LM393 比较器对模拟信号电压进行比较，当达到阈值则输出对应开关量。

                      使用时感应板上没有水滴时，DO 输出高电平，感应板上滴上雨滴时，DO 输出低电平。擦掉干硬盘雨滴时，DO又恢复到高电平状态。DO TTL 数字开关量可以方便检测是否有雨状态。

                      六、工作原理

                      如下是原理图，雨滴感应板输出电压到 LM393 的 INA+ 口（U1），INA- 口接电位器，因此感应板与 R1 电阻产生分压电路输出一路电压到 INA+，二电位器产生参考电压到 INA-。

                      LM393 的原理是：

                      • 当电压输入 INA- 大于 INA+ 时输出 OUTA 与地接通（低电平）
                      • 当电压输入 INA- 小于 INA+ 时输出 OUTA 开路（上拉电阻高电平）

                        因为 OUT 引脚有一颗 R5（10K）上拉电阻，因此在开路的情况下为高电平，与地接通时时为低电平。

                        我们以 VCC 为 3.3V为例，当感应板无雨滴时，INA+为3.3V，INA-通过电位器输出电压假设为2V，那么 INA-

                        

                        参考文献及购买链接

                        [1] LM393 DataSheet

                        [2] 雨滴传感器购买链接