Arduino Uno 水位传感器

2021年9月11日2022年7月30日 lingshun

实现效果

往杯子里倒水，水位的变化，可以通过串口监视器看到水位传感器输出的数值变化。在本次实验中，用的是自来水。经过实验，干燥的情况下（还没有浸泡水），电阻值最大，输出的的模拟信号为0，慢慢地，往杯子里加水，会看到模拟信号会越来越大，说明已经发生了导电，而且随着水越来越多，导电性越来越好。直到满水完全覆盖排列的铜线后，获取的模拟信号数值最大为380左右。

通过这个数值，我们就可以判断当前水位的高度。

元件说明

水位传感器（Water Sensor），不仅可以检测水位高度（虽然这个只能检测的高度差只有4cm），亦可用作雨滴传感器，用于各种天气状况的监测，检测是否下雨及雨量的大小，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。

模块上有一个电源LED，当模块上电时，该LED会亮起。
工作电压：DC3.3V-5V
输出类型：模拟信号

！！注意，在使用的过程中，水位传感器/雨滴传感器除了铜线排列部分，其他裸露的电路板位置应应做好防水保护，以免短路烧坏模块

工作原理

水位传感器的工作原理非常简单。

该传感器具有一系列的共十条裸露的铜线，其中五个是电源铜线，另外五个是感测铜线。这些走线是隔行排列的，因此每两个电源铜线之间就有一个感测铜线。

通常，这些迹线没有连接，但浸入水中时会被水桥接。这些被水连接起来的铜线，根据水浸没的程度，电流的流通量会不一样。就好像一个可变电阻（就像一个电位器），其电阻根据水位的变化而变化。电阻的变化与传感器浸没的多少相对应。

电阻与水的高度成反比，原因如下：传感器浸入的水越多，导电性就越好，阻力就越小，连通的电量值就越大。传感器浸入的水越少，导电性越差，电阻越大，连通的电量值就越小。传感器根据电阻产生输出电压，通过测量我们可以确定水位。

然而，纯净水是不导电的，水中的矿物质和杂质才使其具有导电性。也就所以，在你的实验当中得出的数值会有可能与我实验的不一样。

在用作雨滴传感器也是一样的原理，雨水滴在排列的铜线表面，就可以产生连接，从而产生导电电量，就有模拟型号的变化。

引脚说明

GND (-) 模拟输出口（Analog Output），输出数值0-1023 VCC (+) 地线，该连接到Arduino的地线（GND） S 供电口，接3.3V-5V直流电源

BOM表

名称	数量
Arduino Uno	x1
水位传感器	x1
跳线（杜邦线）	若干
水杯	x1
水	适量

接线方式

Arduino Uno 引脚	<->	水位传感器引脚
5V	<->	VCC(+)
GND	<->	GND(-)
S	<->	AO

水位传感器fritzing 素材参考下载： https://fritzing.org/projects/test-water-sensor

程序提点

获取水位传感器模拟信号数据

通过analogRead()函数，获取A0模拟口的数据，并存入指定变量，例如：

val = analogRead(A0);

if语句的用法

if... 就是如果什么就做什么 if...else... 就是如果什么就做什么，否则就做什么

if的语法有几种，可以参考一下

if...基本用法

if(boolean_expression)
{
   // 如果布尔表达式为真将执行的语句
}

if...else... 基本用法

if(boolean_expression)
{
   // 如果布尔表达式为真将执行的语句
}
else
{
   // 如果布尔表达式为假将执行的语句
}

多条件if...else...语句

if(boolean_expression 1)
{
   // 当布尔表达式 1 为真时执行
}
else if( boolean_expression 2)
{
   // 当布尔表达式 2 为真时执行
}
else if( boolean_expression 3)
{
   // 当布尔表达式 3 为真时执行
}
else 
{
   // 当上面条件都不为真时执行
}

一行的if语句，则可以省略方括号。

if (x > 120) digitalWrite(LEDpin, HIGH);

如果这样做，下一行（由分号定义）将成为唯一的条件语句。

if (x > 120)
digitalWrite(LEDpin, HIGH);

程序实现

// by lingshunlab.com

int val = 0; //定义一个变量 val ，初始化值为0

void setup() {
  Serial.begin(9600); // 设置波特率为9600
}

void loop() {
  val = analogRead(A0); // 获取A0模拟口的数据，并赋值给 val 变量
  Serial.print("val = "); // 串口输出 val 当前的数据
  Serial.print(val);

  if(val < 10) { // 如果 val 小于 10 
    Serial.println(" | dry"); // 说明很干，没有水
  } else if(val < 300) { // 如果 小于 300
    Serial.println(" | water level: ~ 0-1 cm"); // 水位大约在0-1cm ，以下语句如此类推
  } else if(val < 345) {
    Serial.println(" | water level: ~ 1-2 cm");
  } else if(val < 365) {
    Serial.println(" | water level: ~ 2-3 cm");
  } else if(val < 385) {
    Serial.println(" | water level: ~ 3-4 cm");
  } else {
    Serial.println(" | water level: over 4 cm");
  }
  delay(1000); // 等待1秒
}

往被子里倒水