Senzor vibratie 801S, Adjustabil, LM393, 3.3-5V

Senzorul de vibratii 801S este un modul mic care semnaleaza socurile si vibratiile printr-un nivel logic pe pinul Dout. Se foloseste in alarme antifurt, in detectarea loviturilor la usi, tinte sau echipamente si in proiecte care trebuie sa reactioneze la miscare.

In acest tutorial folosim placa Arduino Uno R3, alimentata prin cablul USB de la calculator, pentru ca modulul are nevoie de un microcontroler care sa citeasca iesirea Dout si sa numere evenimentele.

Cum functioneaza:

Senzorul 801S contine un element rezistiv aurit a carui rezistenta se modifica la soc sau vibratie. Semnalul lui ajunge la comparatorul LM393, care il compara cu un prag reglat din trimer. Cand semnalul depaseste pragul, iesirea Dout trece pe HIGH.

In repaus Dout este LOW, sub 0.2 V, iar LED-ul de pe placa este aprins. La un soc iesirea da o serie de impulsuri HIGH aleatorii, iar LED-ul se stinge sau palpaie. Dupa incetarea socului, iesirea poate avea nevoie de pana la 2 secunde pana revine stabil la LOW.

Un singur soc produce mai multe impulsuri, asa ca nu putem numara fiecare front. Dupa primul front de la LOW la HIGH ignoram urmatoarele fronturi pentru 200 ms. In acest fel un soc este numarat o singura data.

Conectare:

Modulul se alimenteaza din pinul 5V al placii Arduino Uno. Iesirea Dout are nivel logic compatibil cu 5 V si cu 3.3 V, deci nu este nevoie de convertor de nivel sau de rezistente pull-up. Pinul D2 este o intrare de intrerupere externa (INT0).

Butoane, reglaje si indicatoare:

Reglajul sensibilitatii se face in trei pasi. Alimentati modulul si lasati trimerul la jumatatea cursei. Loviti usor suprafata pe care este fixat modulul, iar LED-ul trebuie sa se stinga sau sa palpaie scurt.

Daca LED-ul nu reactioneaza la o lovitura usoara, rotiti trimerul in sens invers acelor de ceasornic cu un sfert de tura si repetati testul. Daca reactioneaza chiar si la zgomotul din jur, rotiti-l in sensul acelor de ceasornic.

Reglajul este corect cand LED-ul reactioneaza doar la socurile pe care vreti sa le detectati, iar in monitorul serial apar mesaje doar atunci.

Placa si biblioteci:

Selectati in Arduino IDE placa Arduino Uno din meniul Tools > Board, din pachetul Arduino AVR Boards, care vine instalat odata cu Arduino IDE. Programul foloseste doar functiile de baza ale Arduino, asa ca nu trebuie instalata nicio biblioteca.

Codul:

Programul detecteaza socurile prin intrerupere pe pinul D2, ignora impulsurile repetate ale aceluiasi soc si afiseaza pe monitorul serial numarul de socuri detectate.

/*
  Board: Arduino Uno (Tools > Board > Arduino AVR Boards > Arduino Uno)
  Libraries: none, only the core Arduino functions are used.
  Wiring:
    Sensor +    -> Arduino 5V
    Sensor -    -> Arduino GND
    Sensor Dout -> Arduino D2 (external interrupt INT0)
*/
const uint8_t SENSOR_PIN = 2;              // Dout of the sensor module
const unsigned long LOCKOUT_MS = 200;      // Ignore new edges for this time after a shock
volatile bool shockFlag = false;           // Set by the interrupt when a new shock is accepted
volatile unsigned long shockTime = 0;      // Time of the last accepted shock
unsigned long shockCount = 0;              // Number of shocks detected
// Interrupt service routine, runs on every LOW to HIGH edge of Dout
void onShock() {
  unsigned long now = millis();
  // Accept the edge only if the lockout time has passed (software debounce)
  if (now - shockTime >= LOCKOUT_MS) {
    shockTime = now;
    shockFlag = true;
  }
}
void setup() {
  Serial.begin(9600);                      // Start the serial monitor at 9600 baud
  pinMode(SENSOR_PIN, INPUT);              // Dout is driven by the module
  // Call onShock on every rising edge of the sensor output
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(SENSOR_PIN), onShock, RISING);
  Serial.println("801S vibration sensor ready");
}
void loop() {
  if (shockFlag) {
    unsigned long when;
    // Read and clear the flag safely while interrupts are disabled
    noInterrupts();
    shockFlag = false;
    when = shockTime;
    interrupts();
    shockCount++;                          // Count the shock
    Serial.print("Shock detected! Count: ");
    Serial.print(shockCount);
    Serial.print(" at ");
    Serial.print(when);
    Serial.println(" ms");
  }
}

Cum functioneaza codul:

La inceput definim pinul SENSOR_PIN (D2) si intervalul LOCKOUT_MS de 200 ms in care ignoram noile fronturi. Variabilele shockFlag si shockTime sunt declarate volatile, pentru ca sunt modificate in rutina de intrerupere si citite in loop.

In setup pornim portul serial la 9600 baud, configuram pinul ca intrare si atasam functia onShock la frontul crescator (RISING) al pinului D2 cu attachInterrupt.

Functia onShock se executeaza la fiecare front de la LOW la HIGH. Ea citeste timpul cu millis si accepta evenimentul doar daca au trecut cel putin LOCKOUT_MS de la ultimul eveniment acceptat, apoi seteaza shockFlag.

In loop verificam shockFlag. Cand este setat, il stergem cu intreruperile oprite temporar, ca sa nu pierdem sau sa dublam un eveniment, crestem contorul shockCount si afisam mesajul pe monitorul serial.

Rezultat:

Deschideti monitorul serial la 9600 baud. La fiecare lovitura a modulului apare cate un mesaj cu numarul socului si momentul in care a fost detectat.

801S vibration sensor ready
Shock detected! Count: 1 at 3482 ms
Shock detected! Count: 2 at 5120 ms
Shock detected! Count: 3 at 5391 ms
Shock detected! Count: 4 at 8764 ms
Shock detected! Count: 5 at 12035 ms
Shock detected! Count: 6 at 12310 ms

Probleme frecvente:

Nu apare niciun mesaj la lovitura. Cauza cea mai frecventa este sensibilitatea prea mica. Rotiti trimerul in sens invers acelor de ceasornic si verificati ca LED-ul se stinge la lovitura si ca Dout este conectat la D2.

Apar mesaje fara nicio lovitura. Sensibilitatea este prea mare sau modulul este fixat slab. Rotiti trimerul in sensul acelor de ceasornic si fixati modulul ferm.

LED-ul nu este aprins in repaus. Alimentarea nu este conectata corect. Verificati pinii + si - si polaritatea.

Un singur soc este numarat de mai multe ori. Intervalul de blocare este prea scurt. Cresteti valoarea LOCKOUT_MS, de exemplu la 500 ms.

Dupa o lovitura, iesirea ramane pe HIGH sau da impulsuri cateva secunde. Este comportament normal, iesirea poate avea nevoie de pana la 2 secunde pana revine la LOW. Asteptati inainte de urmatorul test.

Limitari si sfaturi:

Modulul detecteaza prezenta unui soc, nu il masoara. Nu poate arata cat de puternic a fost si nu are o precizie calibrata. Pe aceasta placa exista doar iesirea logica Dout, fara iesire pentru masurarea nivelului vibratiei.

Sensibilitatea depinde de reglajul trimerului si de felul in care este fixat modulul. Pentru rezultate repetabile fixati-l cu un surub prin gaura de montare.

Puteti construi mai departe o alarma antifurt cu buzzer, un contor de lovituri la tinte sau un sistem care porneste un ecran sau un releu la detectarea unui soc.