دما، رطوبت، نور، حرکت، فاصله، فشار و حتی وجود برخی گازها، همگی با استفاده از سنسورهای مناسب قابل اندازه‌گیری هستند. به همین دلیل، شناخت سنسورهای پرکاربرد برای افرادی که در زمینه آردوینو، رباتیک، اینترنت اشیا و ساخت تجهیزات هوشمند فعالیت می‌کنند، اهمیت زیادی دارد.
در ادامه ۱۰ سنسور کاربردی را بررسی می‌کنیم که شناخت عملکرد و کاربرد آن‌ها می‌تواند در انتخاب قطعه مناسب برای پروژه‌های مختلف کمک‌کننده باشد.
سنسور دما یکی از ساده‌ترین و پرکاربردترین حسگرها در پروژه‌های الکترونیکی است. این قطعه برای اندازه‌گیری دمای محیط، تجهیزات یا سطوح مختلف استفاده می‌شود. مدل‌هایی مانند LM35 خروجی آنالوگ دارند و برخی نمونه‌های دیجیتال مانند DS18B20 اطلاعات دما را به شکل دیجیتال در اختیار میکروکنترلر قرار می‌دهند.
از این سنسورها می‌توان در سیستم‌های کنترل دما، گلخانه هوشمند، تجهیزات صنعتی و پروژه‌های آردوینو استفاده کرد. هنگام انتخاب سنسور دما باید محدوده اندازه‌گیری، دقت و نوع خروجی آن را با نیاز پروژه مطابقت داد.
سنسورهای رطوبت برای اندازه‌گیری میزان رطوبت هوا یا خاک مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از نمونه‌های شناخته‌شده در پروژه‌های آموزشی، DHT22 است که امکان اندازه‌گیری دما و رطوبت را به صورت هم‌زمان فراهم می‌کند.
در پروژه‌های کشاورزی و گلخانه‌ای نیز سنسورهای رطوبت خاک کاربرد زیادی دارند. این قطعات می‌توانند میزان رطوبت خاک را تشخیص دهند و اطلاعات را به کنترلر ارسال کنند تا در صورت نیاز سیستم آبیاری فعال شود.
هنگام بررسی بهترین انواع سنسور دما و رطوبت، علاوه بر قیمت باید دقت، محدوده اندازه‌گیری، نوع خروجی و شرایط محیطی محل استفاده را نیز در نظر گرفت.
سنسور نور برای تشخیص شدت روشنایی محیط کاربرد دارد. LDR یکی از ساده‌ترین قطعاتی است که می‌توان برای این منظور استفاده کرد. مقاومت این قطعه با تغییر میزان نور تغییر می‌کند و می‌توان از این تغییر برای کنترل یک مدار استفاده کرد.
روشنایی خودکار ساختمان، چراغ‌های هوشمند، ربات‌های دنبال‌کننده نور و سیستم‌های کنترل روشنایی از جمله کاربردهای این سنسور هستند. برای پروژه‌هایی که اندازه‌گیری دقیق‌تر نور اهمیت دارد، سنسورهای دیجیتال مانند BH1750 نیز گزینه مناسبی محسوب می‌شوند.
سنسور PIR یکی از قطعات پرکاربرد در سیستم‌های امنیتی و خانه هوشمند است. این سنسور تغییرات تابش مادون قرمز ناشی از حرکت اجسام گرم را تشخیص می‌دهد و معمولاً برای شناسایی حرکت افراد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ماژول HC-SR501 نمونه‌ای شناخته‌شده از سنسورهای PIR است. می‌توان از آن برای روشن کردن خودکار چراغ‌ها، فعال کردن سیستم هشدار یا تشخیص ورود افراد به یک محیط استفاده کرد.
البته این سنسور برای اندازه‌گیری فاصله طراحی نشده و بیشتر وظیفه تشخیص حرکت را بر عهده دارد.
سنسورهای اولتراسونیک با ارسال امواج صوتی و دریافت بازتاب آن‌ها، فاصله یک جسم تا سنسور را محاسبه می‌کنند. HC-SR04 یکی از مدل‌های شناخته‌شده این گروه است که در پروژه‌های رباتیک و آردوینو استفاده زیادی دارد.
برای مثال، در یک ربات مسیریاب می‌توان از این سنسور برای تشخیص موانع استفاده کرد. همچنین اندازه‌گیری سطح مخزن و ساخت سیستم‌های کمک‌پارک از دیگر کاربردهای آن هستند.
دقت این سنسورها به عواملی مانند شکل جسم، زاویه برخورد امواج و شرایط محیطی بستگی دارد؛ بنابراین برای هر پروژه‌ای باید محدودیت‌های آن بررسی شود.
سنسورهای گاز برای تشخیص وجود یا تغییر غلظت برخی گازها در محیط استفاده می‌شوند. خانواده MQ از نمونه‌های شناخته‌شده در پروژه‌های الکترونیکی است. برای نمونه، MQ-2 برای تشخیص برخی گازهای قابل اشتعال و دود استفاده می‌شود.
این سنسورها در پروژه‌های آموزشی، سیستم‌های پایش محیط و نمونه‌های اولیه هشداردهنده کاربرد دارند. البته برای سیستم‌های ایمنی حساس، نباید صرفاً به یک ماژول آموزشی متکی بود و استفاده از تجهیزات استاندارد اهمیت زیادی دارد.
در زمان خرید سنسور گاز باید مشخص شود سنسور برای شناسایی چه گازی طراحی شده، محدوده حساسیت آن چقدر است و چه شرایطی برای کالیبراسیون نیاز دارد.
در بسیاری از پروژه‌های الکترونیکی لازم است میزان جریان عبوری از مدار اندازه‌گیری شود. سنسور جریان این امکان را فراهم می‌کند و می‌تواند در سیستم‌های مدیریت انرژی، کنترل موتور و بررسی وضعیت باتری کاربرد داشته باشد.
ACS712 یکی از نمونه‌های شناخته‌شده این گروه است که بر اساس اثر هال عمل می‌کند و جریان عبوری را به سیگنال خروجی تبدیل می‌کند.
در انتخاب سنسور جریان باید به حداکثر جریان قابل اندازه‌گیری، نوع جریان، دقت و شرایط کاری قطعه توجه کرد. انتخاب سنسوری که محدوده مناسبی برای جریان موردنظر نداشته باشد، می‌تواند باعث خطا یا حتی آسیب به قطعه شود.
سنسور فشار برای اندازه‌گیری فشار گاز یا مایع استفاده می‌شود و در پروژه‌های صنعتی، هواشناسی و تجهیزات هوشمند کاربرد دارد. برخی مدل‌ها برای اندازه‌گیری فشار هوا طراحی شده‌اند و برخی دیگر برای فشارهای بالاتر در سیستم‌های مختلف استفاده می‌شوند.
BMP280 یکی از سنسورهای رایج برای اندازه‌گیری فشار اتمسفر است و در کنار فشار، امکان اندازه‌گیری دما را نیز فراهم می‌کند. از اطلاعات این سنسور می‌توان در پروژه‌های هواشناسی و تخمین ارتفاع استفاده کرد.
انتخاب سنسور فشار باید بر اساس محدوده فشار، نوع محیط و دقت موردنیاز انجام شود.
در ربات‌ها، تجهیزات پوشیدنی و سیستم‌های کنترل حرکتی، تشخیص شتاب و چرخش اهمیت زیادی دارد. سنسورهای شتاب‌سنج تغییرات شتاب را اندازه‌گیری می‌کنند و ژیروسکوپ برای تشخیص سرعت چرخش مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ماژول MPU6050 یکی از نمونه‌های شناخته‌شده است که شتاب‌سنج و ژیروسکوپ سه‌محوره را در یک مجموعه قرار داده است. این ماژول در ساخت ربات‌های تعادلی، سیستم‌های تشخیص حرکت و پروژه‌های کنترلی کاربرد دارد.
برای دستیابی به اطلاعات دقیق‌تر، معمولاً باید داده‌های سنسور کالیبره و با روش‌های نرم‌افزاری مناسب پردازش شوند.
سنسور اثر هال برای تشخیص میدان مغناطیسی استفاده می‌شود و به دلیل امکان تشخیص بدون تماس مستقیم، در بسیاری از پروژه‌ها کاربرد دارد. این سنسور می‌تواند حضور یک آهنربا را تشخیص دهد و از این طریق موقعیت یا حرکت یک قطعه را مشخص کند.
از سنسور هال می‌توان برای شمارش دور موتور، اندازه‌گیری سرعت چرخش، تشخیص باز و بسته شدن در و کنترل موقعیت استفاده کرد.
در پروژه‌های موتوری، قرار دادن آهنربا روی محور و نصب سنسور در نزدیکی آن می‌تواند امکان شمارش چرخش‌ها را فراهم کند. میکروکنترلر نیز با پردازش پالس‌های خروجی می‌تواند سرعت حرکت را محاسبه کند.
انتخاب سنسور مناسب فقط به شناخت کاربرد آن محدود نمی‌شود. پیش از خرید باید مشخصات فنی قطعه با نیاز پروژه مقایسه شود. محدوده اندازه‌گیری، دقت، نوع خروجی، ولتاژ کاری و شرایط محیطی از مهم‌ترین مواردی هستند که باید بررسی شوند.
برای مثال، اگر پروژه با یک برد ESP32 ساخته می‌شود، باید ولتاژ منطقی ورودی و خروجی سنسور با برد سازگار باشد. همچنین در پروژه‌های فضای باز، مقاومت سنسور در برابر رطوبت، گردوغبار و تغییرات دما اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
نوع ارتباط نیز اهمیت دارد. برخی سنسورها خروجی آنالوگ دارند و برخی دیگر از ارتباطاتی مانند I2C یا SPI استفاده می‌کنند. بنابراین بهتر است پیش از تهیه قطعه، امکانات میکروکنترلر و روش اتصال موردنیاز بررسی شود.
