水位センサをArduinoで動かす①チュートリアル通りに動かす

水位センサをArduinoで動かします。

 目次:

今回の目的

ELEGOOのチュートリアル「水位検出検知器」をチュートリアル通りに動かします。

※チュートリアルの文章（PDF日本語版含む）もスケッチもELEGOOのサイトから無料でダウンロードできました。

水位検出検知器(水位センサ)

呼びにくいので以降「水位センサ」と呼びます。

降水量、水位、水漏れの検知に使えるセンサモジュールです。

外部端子は3本。シルク表記は「S」、「+」、「-」。

基板表面には2組各5本の銅箔パターンが10本。互い違いに敷かれております(図1-(1))。

1組は電源側、もう1組がセンサ側。空中では開放となるこの2組は、水に浸かることで浸かった分だけ低い抵抗値で導通します。

表面実装の部品はLEDと抵抗と、、、3端子のトランジスタでしょうか。

ネット上で見つけたおそらく同等品？であろう回路図を見ると、浸けた水がNPNトランジスタのゲート抵抗(開放⇔可変)となるコレクタ接地の固定バイアス回路(固定？表現に自信ありません)のようです。

(上記回路図？は、GOOGLEで「Liquid-Level-Sensor-Schematic　pdf」で検索して見つかりました。興味ある方はご覧ください)

理解通りであれば次のような動きです。

水に沈めていく→水が可変抵抗として働き、ゲート抵抗が下がる→ゲート電流が大きくなる→トランジスタの働きにより、エミッタ電流が大きくなる→エミッタ抵抗両端の電位差が大きくなる→エミッタ(センサ出力)の対GND電位が上がる

裏面には「Water Sensor」とシルク印字されております。直訳して「水センサ」と呼んだ方がより正しいのでしょうか(短いですし 図1-(2))。

チュートリアルに製品仕様が記載されておりました。和訳します。

【製品仕様】

1.動作電圧：DC5V

2.動作電流：20mA未満

3.センサータイプ：アナログ

4.検出領域：40mmx16mm

5.動作温度：10～30℃

6.出力電圧：0～4.2V

器材接続

水位センサの「S」、「+」、「-」をArduinoのA0、5V、GNDにつなぎます。

シリアルモニタに水位測定結果を出力するため、USBはパソコンに接続します。

スケッチ

オリジナルのものを少し変えました。ライブラリ読み込みも無い短いスケッチです。

int val_old;    // 変数「val_old」を定義

char printB[128];    // 文字列用に行列「printB」を定義

void setup() {

  Serial.begin(9600);    // シリアルポートを9,600bpsで開く

}

void loop() {    // 以下延々と繰り返す

  int val=analogRead(0);    // 変数「val」にセンサ出力読み取り値を代入

  if(((val_old - val) > 10) || ((val - val_old) > 10){;    // 変数「val」,「val_old」の差が10を超える場合、以下を実行する

    sprintf(printB,"ADC%d level is %d\n",0,val);     // 行列「printB」に変数「val」を含めた文面を代入

    Serial.print(printB);     // 行列「pirntB」をシリアル出力

    val_old=val;    // 変数「val_old」に変数「val」の値を代入

  }

}

測定自体は連続しており、水位センサからArduinoが受け取り続けADC(Analog Digital Converter)を働かせ続けておりますが、シリアル出力は直前の出力値から差分10を超える測定値が出てきた場合に再出力する、という流れです。

動作

カップに注いだ水道水に水位センサを浸して引き上げました。

水に浸し始めてシリアル出力開始、深く浸すほど測定値は大きくなりました。ただし、水から引き揚げきった後でも、しばらく測定値20以下に下がりませんでした。基板表面が濡れたままだったからでしょう。