Como funcionam os vários sensores Arduino?

Uma das melhores coisas sobre o Arduino é a extensibilidade da plataforma. Dezenas de sensores diferentes estão disponíveis no mercado, cada um fornecendo uma função única, permitindo que você implemente todas as ideias de projeto que você possa ter.

Compreender os diferentes sensores disponíveis e seus aplicativos é, na verdade, uma das áreas mais importantes em que você pode se concentrar como um aquarista do Arduino.

Se você está falando sério sobre isso, você vai se deparar com a maioria desses sensores ao fazer alguns experimentos iniciais básicos de qualquer maneira. Mas é bom ter uma compreensão do que exatamente eles fazem e como você pode combiná-los para obter os melhores resultados.

Conceitos Básicos

Uma placa Arduino por si só não é muito útil. Você pode carregar pequenos programas nele e fazer com que executem operações básicas, mas o hardware é bastante limitado para qualquer usos computacionais reais (pelo menos em comparação com ofertas alternativas no mercado, como os modelos mais baratos do Raspberry Pi).

O verdadeiro poder da plataforma reside nos vários sensores e outros módulos que você pode anexar à placa base. Com apenas alguns fios de jumpers e algumas linhas de código, você pode ter uma configuração básica que rastreia uma propriedade específica e produz dados relevantes por meio de seu Arduino.

Os sensores vêm em diferentes formas e tamanhos, e alguns são planejados para serem combinados com outros para um efeito total. A maioria pode ser usada por conta própria, porém - e em alguns casos, você pode até ser capaz de conectá-los em circuitos independentes, sem nem mesmo precisar de um controlador Arduino.

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Sensores populares explicados

Vamos dar uma olhada em alguns dos sensores mais populares que você encontrará e ver como eles funcionam nos bastidores.

Sensor de luz

Um sensor de luz, como o nome indica, pode ser usado para detectar mudanças no nível de luz ambiente. Isso pode ser útil para controlar a iluminação em vários ambientes. Por exemplo, desligar as luzes da sua casa quando escurece ou ajustar a intensidade das lâmpadas de aquecimento durante o cultivo de plantas.

A maioria dos sensores de luz do Arduino são implementados por meio de um sensor de luz LDR (Low Dynamic Range) básico, o que lhes dá uma sensibilidade menor em comparação com módulos mais avançados, como diodos fotográficos e resistores. Ainda assim, um sensor de luz LDR básico deve fornecer sensibilidade suficiente para a maioria dos projetos de hobby.

Sensor de temperatura

Sensores de temperatura são normalmente implementados com um termistor NTC (coeficiente de temperatura negativo) ou PCT (coeficiente de temperatura positivo).

A única diferença da perspectiva do usuário é como você deve interpretar os valores de saída. Alguns sensores podem apresentar um conversor interno que controla essa parte para você, tentando padronizar a saída da maioria dos sensores de temperatura no mercado.

Sensor de umidade

Os sensores de umidade são freqüentemente encontrados integrados aos sensores de temperatura, com os dois oferecidos como uma unidade emparelhada. Eles também podem ser encontrados como dispositivos independentes. A maioria dos sensores de umidade do Arduino são capacitivos, o que significa que medem as mudanças de umidade por meio de uma tira fina de um material que muda sua capacitância em relação à umidade circundante.

Sensor de movimento

O nome de um sensor de movimento é um tanto enganoso. Na verdade, eles não detectam nenhum movimento, mas sim alterações nos níveis de radiação infravermelha do ambiente.

A radiação infravermelha é emitida por praticamente tudo e todos, e os humanos são particularmente “quentes” nesse aspecto devido à sua temperatura corporal mais elevada em relação ao meio ambiente. Por causa disso, quando um humano entra no alcance de um sensor de movimento, sua presença é detectada - mas o sensor nunca mediu nenhum movimento real em primeiro lugar.

Sensor de proximidade

A maioria dos sensores de proximidade para Arduino são baseados no design infravermelho clássico. O sensor emite feixes de luz infravermelha direcionados diretamente para a frente, que são então refletidos em qualquer superfície que atingirem.

O sensor detecta feixes de retorno e mede a diferença de tempo entre emitir um feixe e recebê-lo de volta. Dessa forma, ele pode estimar a distância que os feixes percorreram com grande precisão e sem consumir muita energia.

Acelerômetro

Os acelerômetros são usados ​​para medir mudanças na aceleração, que podem ser usados ​​para identificar mudanças na posição e na velocidade. Eles geralmente são realizados por um pequeno cristal próximo a um objeto de certa massa, conectado a uma mola leve muito sensível.

Qualquer movimento de toda a configuração faz com que a massa se desloque, exercendo pressão sobre o cristal. O cristal pode então converter as mudanças de pressão em sinais elétricos, indicando quanta aceleração está sendo aplicada ao corpo.

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Quando uma versão mais cara faz sentido?

Alguns sensores têm contrapartes mais caras. Para um projeto DIY simples, normalmente você deve estar satisfeito com uma versão mais barata de cada sensor que você precisa. Isso é especialmente verdadeiro durante a fase de prototipagem, onde você normalmente está hackeando tudo junto com fios de jumper e não se preocupa muito com a otimização de espaço ou consumo de energia.

Mas, à medida que você se aproxima da conclusão de seu projeto, pode querer olhar para sensores mais avançados e duráveis. Alguns deles podem tornar seu dispositivo mais eficiente em termos de energia (o que pode fazer uma grande diferença em configurações alimentadas por bateria), enquanto outros podem aumentar o nível de precisão das medições que você está obtendo.

Um problema que você pode encontrar ao mudar de sensores menos caros para os mais caros é que isso pode invalidar as calibrações iniciais do dispositivo. Se você fez todas as calibrações em um sensor menos preciso, talvez seja necessário ajustar certas coisas ao alternar para versões mais avançadas. Nesse caso, pode fazer mais sentido começar com o sensor mais preciso.

Coisas para manter em mente sobre projetos DIY

Às vezes, você pode implementar seus próprios sensores com as peças certas. Mas você tem que lembrar que uma proporção do preço que você está pagando por um pré-fabricado vai para mais do que apenas os materiais básicos e o esforço de construção.

Você também está investindo em algo que foi exaustivamente testado e calibrado, e você saberá que pode confiar nas medições que ele fornece (dentro de uma certa faixa de precisão). Embora você possa garantir o mesmo para seus colegas, pode levar muito mais tempo e esforço para trazê-los a esse ponto.

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