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植物栽培助手的案例,我们首先要清楚的知道,我们需要监控一项数值,就是土壤的湿度,自然就需要依靠传感器,进行传感器选择的时候,我们先要考虑是不是有这样的传感器,如果没有,是否可以通过其他多个传感器来换算或替代。那有没有土壤湿度传感器呢,可以问谁呢,第一个想到的,自然是马云爸爸的淘宝。

运气很好,淘宝上搜索到的土壤传感器还蛮多,在实际产品研发的时候,如果没有相关的传感器使用经验,我们可能要考虑将所有可以买到的传感器都买回来进行测试对比。 我们仔细观察淘宝上的土壤传感器,会发现大部分是已经封装成模块的样子,这会极大的降低我们的研发难度。

我们还会发现,土壤湿度传感器的价格会有一个很大的分水岭,一类十几块二十几块就可以搞定,另外一类需要三四百甚至更贵。很明显,价格贵的传感器,肯定有他贵的理由,通过对比发现,比较贵的土壤湿度传感器,有如下三个优势:

1. 封装较好,不易腐蚀、破坏

2. 测量的一致性好,精度高

3. 进行了软件的封装,输出的不再是模拟量,而是数字通信协议,比如串行485协议

在我们这个案例里,显然我们不需要多高的精度,这个400多的传感器虽然长得好看,但是我觉得毛爷爷的头像更好看,所以我们还是用便宜的吧。

 PS:成本是产品研发中需要非常在意的因素 这是我们从淘宝上买到的两款土壤传感器,

通过前面电路基础课学到的知识,我们知道这是两款根据湿度情况对应输出不同模拟量的传感器。我们可以用万用表对这两个传感器进行大致的测量。给传感器供电,放置在不同的湿度环境里,万用表可以读出不同的电压值。 经过简单的测量,我们发现贵一点的这款,号称电容型的土壤湿度传感器,反应灵敏,精度比较好,所以我们就选用这款。

我们的产品呢,要进行浇水动作,必然要用到水泵,同样通过淘宝搜索,我们可以买到一款小水泵,测试一下,给他供电,他就可以将水喷洒出来。

水泵,电磁阀,电机等等这一类设备,都有一个共同点,就是他们都属于励磁设备,设备内部都有大量的线圈,有电和磁的交互转换,而且功率都不小。对于这一类设备呢,我们知道,单片机肯定是没办法直接驱动的。有的同学就会问,这个我知道,上节课讲过三极管可以做开关放大用,用三极管驱动就行。现学现用非常不错,在之前酷物联实验室的一个创意里,我就有用三极管去驱动一个小电机的例子。但是大部分情况下,用三极管驱动电机这类设备也是不推荐的。不光是电流功率够不够的问题,还有一个比较严重的问题是干扰。但凡有电磁转换过程的设备,一旦接入到数字电路中,就有可能存在严重的数字信号干扰,导致单片机不能正常工作。所以,大功率的用电器,一般和数字电路是隔离开的。将不同的电路进行隔离,常见的有两种方法,一种是用继电器,一种是用光耦。光耦主要是做信号隔离,我们后面遇到再讲。控制水泵这种小电机,我们用继电器就可以了。

在这个案例里,我还要带给大家另外一个小知识,就是比较器的运用。比较器是一个比较好玩的东西,他可以将模拟信号变成一个报警信号。内部原理我们就不用管了,知道怎么用就行了。 这是前阵子我让工程师画的比较器,比较器模块有一个模拟量输入端,可以接入模拟量,比如土壤湿度传感器,还有一个输出端,上面还有一个可调电阻。通过调节这个可调电阻,我们可以看到测试点这里的电压在发生变化。比较器的作用,就是比较输入的模拟量电压,和这个测试点的电压,如果模拟量超过测试点电压,输出端就会有一个电平输出。是不是很好玩。

比较器的用途就很大了。比如我们直接把土壤湿度传感器往上一接,我们发现土壤越干燥,模拟量电压越大。

我们再来调节合适的测试点电压,也就是比较电压,调到一个合适位置后,当土壤干燥到一定程度的时候,输出端就会有一个高电平输出,我们把这个高电平传给继电器,继电器就会开启水泵进行浇水动作,是不是很神奇。我们来试试。

但是如果我们的产品这样做,其实是很low的,好傻有没有,就算浇了水,水渗透肯定有个时间,所以这个产品肯定不是很准的,植物肯定会被玩死。不过通过这个例子,大家可以了解到比较器的用法,后面用比较器配合物联积木板,可以做非常多的有意思的事情。

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