Модуль для подключения аналоговых и дискретных датчиков на базе Arduino своими руками

Для начала экспериментов c платформой Arduino можно приобрести готовую плату, список поддерживаемых плат можно посмотреть на официальном сайте.
Но есть и другой путь, конечно если не пугает слово паяльник и технология домашнего изготовления плат методом лазерного принтера и утюга (ЛУТ).

Для экспериментов необязательно копировать всю плату и соблюдать габаритные размеры, которые важны только при использования стандартных плат расширения функционала - шилдов (Shields).

Для экспериментов с подключение к компьютеру аналоговых или дискретных датчиков можно собрать простую схему, приведенную на рис. 1. 

Схема разрабатывалась для тестирования источника опорного напряжения (ИОН) интегрированного в микроконтроллер и внешнего MCP1525, производства Microchip.

Рис. 1 Принципиальная схема модуля

Чертеж печатной платы модуля приведен на рис. 2. 
При использовании интегрированного ИОН, DA1 и конденсаторы C5 и C7 устанавливать необязательно.

Рис. 2 Чертеж печатной платы модуля.

В качестве микроконтроллера, для несложных экспериметов, достаточно микроконтроллера ATMEGA8.
Подключить модуль к компьютеру можно при помощи простого преобразователя RS-232 <-> UART (рис. 3), схема и описание которого расположены по ссылке, или использовать стандартный USBSerial.

Рис. 3 Адаптер RS232 <-> UART

Данная конструкция имеет низкую себестоимость и может с успехом использоваться в автоматике и системах мониторинга для подключения различных датчиков.



  

Простой индикатор уровня воды

Для определения уровня воды в непрозрачных резервуарах или дистанционно можно собрать простую схему (рис. 1). Принцип действия этой схемы использует свойство воды проводить электрический ток, за счет растворенных в ней солей.
Схема позволяет определять четыре уровня, но может быть легко модернизирована до требуемого количества датчиков. В качестве датчиков можно использовать, например, электроды изготовленный из проволоки или пластин из нержавеющей стали.

Рис. 1 Принципиальная схема индикатора уровня воды.

Входная цепь представляет собой делитель в верхнем плече каждого из каналов которого включены токоограничивающие резисторы (R1 - R4), а в нижнем резисторы, подтягивающие базы транзисторов к общему проводу питания. При отсутствии между электродами воды транзистор закрыт и соответствующий светодиод погашен.
Как только между электродами появляется вода, на базе транзистора появится потенциал, который откроет транзистор управляющий светодиодом.
В качестве транзисторов можно использовать любые маломощные n-p-n транзисторы. Схема тестировалась с использованием транзисторов BC847 и КТ315.

RS232 <-> UART от Arduino

Подключение электронных устройств к компьютеру изначально требует согласованного аппаратного интерфейса, то есть уровни сигналов приемо - передатчиков должны быть одинаковыми.
Стандарт RS-232, постепенно исчезающий из современных компьютеров, но достаточно широко закрепившийся в промышленном секторе, имеет уровни сигналов отличные от сигналов приемо - передатчика UART современных микроконтроллеров.
Для согласования уровней сигналов можно использовать схему преобразователя от известной аппаратно - программной платформы Arduino.
Схема для самостоятельной сборки Arduino S3v3 (рис. 1) предполагает связь с компьютером через интерфейс RS232.

Рис. 1 Принципиальная схема Arduino S3v3

Сам интерфейс можно выделить в отдельный модуль, принципиальная схема которого приведена на рис. 2. Неполярный конденсатор емкостью 10 мкф заменен на два конденсатора 22 мкф, включенных встречно.

Рис. 2 Принципиальная схема приемо-передатчика RS232<->UART

При использовании доступных компонентов печатная плата получается достаточно компактной (рис. 3, 4), а стоимость комплектующих (рис. 5) может вписаться в бюджет любого устройства.

Рис. 3 Чертеж ПП приемо-передатчика RS-232<->UART

Рис. 4 ПП приемо-передатчика RS232<->UART

Рис. 5 Перечень компонентов приемо-передатчика RS232-UART

Проект в формате DipTrace можно скачать по ссылке.