Датчик вибрации (Troyka-модуль)

Используйте датчик вибрации для обнаружения ударов, тряски и незваных гостей.

Термин «пьезо» происходит от греческого слова «давить» или «сжимать». В 1880 году братья Жак и Пьер Кюри обнаружили, что при механической деформации некоторых материалов вырабатывается электричество. Это явление получило название пьезоэлектрический эффект. Братья Кюри открыли и обратный пьезоэлектрический эффект, если подвести к такому материалу напряжение, они меняют форму.

Открытие имело важное значение для науки и техники: пьезоэлектрики нашли применение в кварцевых часах, электронных будильниках и весах, системах зажигания и даже в зажигалках.

Датчик вибрации отдаёт два аналоговых сигнала, при подключении к управляющей плате понадобятся два аналоговых пина. По одной линии передается текущий сигнал с пьезо-диска, а по второй — интегрированные измерения за последнюю сотню миллисекунд. Это значение отражает общий уровень вибрации. Такой же принцип организован в датчике шума.

При подключении к Arduino или Iskra JS удобно использовать Troyka Shield. С Troyka Slot Shield можно обойтись без лишних проводов.

vibrationSensor.ino

#define VIBRO_PIN             A5
#define VIBRO_INTEGRATED_PIN  A4
 
void setup() 
{
  // открываем монитор Serial-порта
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop()
{
  // считываем показания с пьезодиска
  int vibroValue = analogRead(VIBRO_PIN);
  // считываем показания уровня вибрации
  int integratedVibroValue = analogRead(VIBRO_INTEGRATED_PIN);
  Serial.print(vibroValue);
  Serial.print("\t\t");
  Serial.println(integratedVibroValue);
}

Пьезодиск преобразует механические колебания в колебания электрического тока. Если этот сигнал напрямую подключить к аналоговым входам микроконтроллера, такого как Arduino, результат скорее всего будет неудовлетворительным. Сигнал с пьзодиска предварительно необходимо усилить, избавиться от отрицательной полуволны и сгладить сигнал. Все эти действия выполняет электронная обвязка модуля.

Сигнал с пьзодиска — это всегда колебания. Поэтому показания вибрации очень зависят от того, в какой момент времени произошло измерение напряжения микроконтроллером. Даже при самой сильном землетрясении analogRead может вернуть 0.

Как видим, даже измерение максимальных значений амплитуды не даст четкую информацию об уровне вибрации. Чтобы получить эту информацию, нужно делать измерения максимально часто и подвергать эти данные математической обработке. Численной характеристикой вибрации является площадь под графиком мгновенной вибрации. Именно её и «считает» электронная обвязка модуля.

Потенциометр регулирует коэффициент усиления усилителя сигнала с пьзодиска. Он бывает полезен, если необходимо изменить условия срабатывания вашего устройства без изменения его прошивки. Чем выше чувствительность модуля, тем выше доля помех в полезном сигнале датчика. Мы рекомендуем начинать работу с модулем при среднем положении потенциометра. В таком случае чувствительность модуля будет легко изменить в любую сторону.

Модуль подключается к управляющей электронике двумя трёхпроводными шлейфами.

1 группа

• Питание (V) — красный провод. На него должно подаваться напряжение от 3 до 5 В.
• Земля (G) — чёрный провод. Должен быть соединён с землёй микроконтроллера.
• Сигнал (E) — усиленный сигнал датчика вибрации.

2 группа

• Сигнал (S) — фоновый сигнал датчика вибрации.
• Не используется.
• Не используется.

• Рабочее напряжение: 3,3–5 В
• Потребляемый ток: до 10 мА
• Габариты: 25,4×25,4 мм

• Датчик вибрации (Troyka-модуль) в магазине
• Векторное изображение датчика вибрации
• Векторное изображение датчика вибрации с пьезодиском