用振動傳感器和Arduino監(jiān)測工業(yè)設(shè)備的振動狀態(tài)

通常，振動傳感器基于機械或光學(xué)原理檢測振動，可用來測量、顯示和分析線速度、位移和加速度。雖然人類對振動的感知能力非常弱，傳感器卻能提供這種振動的狀態(tài)數(shù)據(jù)。這就為設(shè)備維護提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在設(shè)備損壞之前及時進行維修和保養(yǎng)。由于某些失效成本高昂且耗時，用振動傳感器檢測和鎖定缺陷，是實現(xiàn)降本增效的一種好方法。

振動傳感器產(chǎn)生的弱小的模擬電壓，可通過Arduino的模擬輸入引腳轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。本項目通過三種不同的程序?qū)崿F(xiàn)振動檢測：
示例一先檢測振動，再通過Serial monitor顯示振動值；
示例二包含了簡單的模擬引腳讀數(shù)技巧，以及Pulse-in技術(shù)；
示例三是控制3個不同的LED，如果某個LED引腳的振動值超過預(yù)定義的振動值，這個LED就點亮。

項目BOM如下：
12v適配器 x1
Arduino Uno x1
Arduino Nano x1
51-000923振動傳感器 x1
SW-420振動傳感器 x1
交通LED模塊 x1
面板板 x1
杜邦線 若干

其中，AAC 51-000923振動傳感器由長方形壓電陶瓷板制成，能夠?qū)⑹占恼駝愚D(zhuǎn)換為電壓輸出；或者，將施加其上的電壓信號轉(zhuǎn)換為振動，即加上電壓就振動。AAC 51-000923長度43mm，帶有紅、黑兩根引線和連接器。創(chuàng)作項目一般使用Arduino，如果不需要連接器可將其剪掉，僅僅通過兩根引線連接Arduino和其他MCU板子。

將振動傳感器的黑線連接到Arduino的引腳GND，紅線連接到Pin A0，接線就完成了。

下面，我們先看示例代碼1：

int vib_sensor = A0;
int vib_data = 0;

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
pinMode(vib_sensor, INPUT);
}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
vib_data = analogRead(vib_sensor);
Serial.println(vib_data);
delay(100);
}

int vib_sensor = A0;
int vib_data = 0;

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
pinMode(vib_sensor, INPUT);

}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
vib_data = analogRead(vib_sensor);
Serial.println(vib_data);
delay(100);
}

其中，int vib_sensor = A0; 表示振動傳感器連接在Arduino的模擬引腳A0上。void setup() 函數(shù)激活串口，數(shù)據(jù)率為 9600。void loop() 函數(shù)讀、存?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)，并通過Serial monitor進行顯示。

我們將Arduino連接到筆記本電腦，上傳以上代碼，上傳完成后打開Serial Monitor，確定數(shù)據(jù)率為9600。嘗試拍打振動傳感器，可看到Serial Monitor的讀數(shù)在變化。

接下來，我們看看示例代碼2：

int vs = A0; // vibration sensor

void setup(){
pinMode(led, OUTPUT);
pinMode(vs, INPUT);
Serial.begin(9600);

}
void loop(){
long measurement =vibration();
delay(50);
Serial.println(measurement);
if (measurement > 50){
digitalWrite(led, HIGH);
}
else{
digitalWrite(led, LOW);
}
}

long vibration(){
long measurement=pulseIn (vs, HIGH); //wait for the pin to get HIGH and returns measurement
return measurement;
}

這里同樣使用pin A0，pulseIn()函數(shù)用來測量振動期間輸入信號的高、低，如果檢測到相關(guān)震動就點亮LED。

上傳代碼后打開Serial monitor，確定數(shù)據(jù)率為9600。拍打傳感器，Serial Monitor讀數(shù)開始變化，停止后就歸零。不過，這個示例只能檢測中、強級別的振動。

最后，我們看看示例代碼3：

示例3可以檢測出振動強度，綠、黃、紅三色LED分別指示振動的程度為低、中、強。這三個LED的工作電壓為5v，無需限流電阻。具體連接如下：
_Traffic LED模塊的GND引腳連接到Arduinoui引腳；
_紅色LED連接到Arduino板子的13引腳；
_黃色LED連接到Arduino板子的12引腳；
_綠色LED連接到Arduino板子的11引腳。

int yellow_led = 12;
int green_led = 11;

int vs = A0; // vibration sensor

void setup(){
pinMode(red_led, OUTPUT);
pinMode(yellow_led, OUTPUT);
pinMode(green_led, OUTPUT);

digitalWrite(red_led, LOW);
digitalWrite(yellow_led, LOW);
digitalWrite(green_led, LOW);

pinMode(vs, INPUT);
Serial.begin(9600);

}
void loop(){
long measurement =vibration();
delay(50);
Serial.println(measurement);
if ((measurement > 50)&&(measurement < 1000)){
digitalWrite(green_led, HIGH);
digitalWrite(red_led, LOW);
digitalWrite(yellow_led, LOW);
delay(100);
}

if ((measurement > 1000)&&(measurement < 4000)){
digitalWrite(green_led, LOW);
digitalWrite(yellow_led, HIGH);
digitalWrite(red_led, LOW);
delay(100);
}

if (measurement > 4000){
digitalWrite(red_led, HIGH);
digitalWrite(green_led, LOW);
digitalWrite(yellow_led, LOW);


}


else{

digitalWrite(red_led, LOW);
digitalWrite(yellow_led, LOW);
digitalWrite(green_led, LOW);
}
}

long vibration(){
long measurement=pulseIn (vs, HIGH); //wait for the pin to get HIGH and returns measurement
return measurement;
}

這是示例2的升級版，void loop() 函數(shù)定義了三個LED的及其點亮的振動值。

審核編輯：湯梓紅