【水位传感器与 Arduino 连接测量水位】

前言

水箱溢出是导致水浪费的常见问题，令人惊讶的是，许多家庭甚至不考虑它。虽然有很多解决方案，比如球阀，当达到一定水位时会自动切断水流，但作为电子工程师，我更喜欢包含传感器和自动化的解决方案。因此，在本教程中，我们将使用 Arduino 连接水位传感器来测量水位，在此过程中，我们将让您了解有关此传感器及其工作的详细信息。

水位传感器引脚

水位传感器模块的工作原理与雨量传感器非常相似。

水位传感器有 3 个引脚，使用 5V 电源运行，并以模拟格式输出数据。水位传感器的引脚分配如下：
VCC ==》 是雨水检测传感器的电源引脚，可连接到 5V 电源。

GND==》是电路板的接地引脚，它应该连接到 Arduino 的接地引脚。

OUT==》是电路板的模拟输出引脚，它将在 VCC 和地之间为我们提供模拟信号。

水位传感器如何工作？

水位传感器的工作非常简单易懂。PCB由长导电板制成。当水达到一定水平时，两个板之间的电导率会发生变化，通过测量变化，我们可以测量水位。

上面的 Gif 显示了水位传感器的工作情况。正如您所看到的，当水滴落入玻璃时，水位上升，输出引脚上的电压也上升。这种现象与输出电压成正比。发生这种情况是因为 PCB 上的传感器部分由 10 个导电板制成，其中 5 个是电源轨道，另外 5 个是传感器轨道。

水位传感器模块组成

该传感器非常简单，因此可以用很少的零件制成。该传感器产生水位并以模拟格式输出数据。传感器的零件标记如下所示。
传感器模块有三个引脚，其中两个是电源引脚，需要连接到 Arduino 的 5V 和接地引脚。正如您在上图中看到的，该模块有一个电源 LED，当电路板通电时会打开，除此之外，我们还有一个晶体管和一堆电阻器，它们共同构成了水位传感器模块。

关于水位传感器模块的常见问题

水位传感器有哪些类型？

商用水位指示器有六种基本类型：电阻式、电容式、超声波式、频率式、导波 GWR 和压力传感器。这些常用指标中的每一个都有好处，也都有其缺点。

液位传感器有什么用途？

水位传感器检测液体和其他流体以及流化固体的液位，包括具有上部自由表面的浆料、粒状材料和粉末。

家里可以做水位计吗？

如果您可以积累所有基本用品，例如 LED、蜂鸣器和感应线。那么构建一个基本的水位指示器就不难了。

超声波传感器可以检测水位吗？

使用超声波传感器，我们可以通过查找收发器与水面之间的距离来计算水深。传感器将发射一个短超声波脉冲，我们可以测量该脉冲（回波）到液体和返回的传播时间。

水位传感器模块电路图

水位传感器的示意图如下所示，您可以看到它很容易理解。
在原理图中，晶体管的集电极连接到 5V 的电源电压，发射极通过一个 100 欧姆的电阻接地。在模块中，一组5个导电板与vcc串联一个100欧姆的电阻，另外5组连接到NPN晶体管的基极。现在，当水接触到这些导电上颚时，电流开始从 5V 电源流向晶体管的基极，晶体管就会开启。传感器浸入的越深，它产生的输出电压就越大。

Arduino水位传感器电路 - 连接图

现在我们完全了解了水位传感器的工作原理，我们可以将所有需要的电线连接到 Arduino UNO 板，在本文的这一部分，我们将讨论这一点！

在上图中，显示了水位传感器与 Arduino 的连接图。我们已经将一个 LED 连接到 Arduino 板的 PWM 引脚 6，传感器的模拟输出引脚连接到 A0 引脚。模块和 LED 之间的接地引脚是通用的，VCC 取自 Arduino 的 5V 引脚。我们将对 Arduino 进行编程，以便 LED 的亮度将根据传感器感应到的水位而变化。

Arduino 代码

Arduino水位传感器代码解释如下。代码非常简单易懂。我们只需要从传感器中读取模拟数据，我们就可以用 Arduino 的 ADC 来近似平均水位

我们通过声明两个宏来初始化我们的代码，第一个是用于 LED，我们将在其中连接一个 LED，第二个是sensorPin，我们通过它读取来自传感器的数据。

// Sensor pins pin D6 LED output, pin A0 analog Input
#define ledPin 6
#define sensorPin A0

接下来，我们有我们的setup()函数。在 setup 函数中，我们用 9600 波特初始化串口。我们还将ledPin设置为输出，并将引脚设为低电平。这样，引脚将不会浮动并打开 LED。

void setup() {
    
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
}

接下来，我们有我们的循环功能；在循环函数中，我们读取传感器引脚并将其存储在名为sensorValue 的局部变量中。 然后，我们定义了一个if条件，我们检查来自传感器的输入值是否大于 570，如果是，我们在 Arduino 的内置映射函数的帮助下映射该值，最后，我们生成 PWM 信号在analogWrite函数的帮助下，最终的serial.print函数用于调试。

void loop() {
    
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  if (sensorValue > 570)  {
    
    int outputValue = map(sensorValue, 570, 800, 0, 255);
    Serial.println(outputValue);
    analogWrite(ledPin, outputValue); // generate PWM signal
  }
}

Arduino水位传感器的工作

下面的GIF显示了水位传感器的工作。起初，您可以看到面包板上的 LED 是关闭的，但是当我们在玻璃上放一些水时，LED 的亮度开始增加，当玻璃中的水充满时，LED 会以最大亮度发光。

我们在使用该传感器时遇到的一个问题是该传感器的底部非常敏感，而顶部则不那么敏感。如果水位越过底部，灵敏度几乎达到最大值并饱和。