37款傳感器與執(zhí)行器的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實(shí)Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止這37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和執(zhí)行器模塊，依照實(shí)踐出真知（一定要?jiǎng)邮肿觯┑睦砟睿詫W(xué)習(xí)和交流為目的，這里準(zhǔn)備逐一動(dòng)手嘗試系列實(shí)驗(yàn)，不管成功（程序走通）與否，都會記錄下來---小小的進(jìn)步或是搞不掂的問題，希望能夠拋磚引玉。
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料代碼+仿真編程+圖形編程）
實(shí)驗(yàn)一百零五：模擬量 壓電陶瓷振動(dòng)發(fā)電傳感器 壓電單片機(jī)模塊 3PIN
壓電陶瓷
是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料。與典型的不包含鐵電成分的壓電石英晶體的主要區(qū)別是： 構(gòu)成其主要成分的晶相都是具有鐵電性的晶粒。由于陶瓷是晶粒隨機(jī)取向的多晶聚集體，因此其中各個(gè)鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是混亂取向的。為了使陶瓷能表現(xiàn)出宏觀的壓電特性，就必須在壓電陶瓷燒成并于端面被復(fù)電極之后，將其置于強(qiáng)直流電場下進(jìn)行極化處理，以使原來混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場方向擇優(yōu)取向。經(jīng)過極化處理后的壓電陶瓷，在電場取消之后，會保留一定的宏觀剩余極化強(qiáng)度，從而使陶瓷具有了一定的壓電性質(zhì)。
壓電陶瓷是一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料-壓電效應(yīng),壓電陶瓷除具有壓電性外, 還具有介電性、彈性等, 已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達(dá)等。壓電陶瓷利用其材料在機(jī)械應(yīng)力作用下，引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移而發(fā)生極化，導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號相反的束縛電荷即壓電效應(yīng)而制作，具有敏感的特性，壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發(fā)生器、紅外探測器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等，除了用于高科技領(lǐng)域，它更多的是在日常生活中為人們服務(wù)，為人們創(chuàng)造更美好的生活而努力。
壓電效應(yīng)
某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為壓電傳感器。壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能，在未來的飛行器設(shè)計(jì)中占有重要的地位。
主要用途
1、聲音轉(zhuǎn)換器聲音轉(zhuǎn)換器是最常見的應(yīng)用之一。像拾音器、傳聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波探深儀、聲納、材料的超聲波探傷儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉(zhuǎn)換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是電流通過壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)，而發(fā)出人耳可以聽得到的聲音。壓電陶瓷通過電子線路的控制，可產(chǎn)生不同頻率的振動(dòng)，從而發(fā)出各種不同的聲音。例如電子音樂賀卡，就是通過逆壓電效應(yīng)把交流音頻電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號。
2、壓電引爆器 自從第一次世界大戰(zhàn)中英軍發(fā)明了坦克，并首次在法國索姆河的戰(zhàn)斗中使用而重創(chuàng)了德軍后，坦克在多次戰(zhàn)斗中大顯身手。然而到了20世紀(jì)六七十年代，由于反坦克武器的發(fā)明，坦克失去了昔日的輝煌。反坦克炮發(fā)射出的穿甲彈接觸坦克，就會馬上爆炸，把坦克炸得粉碎。這是因?yàn)閺楊^上裝有壓電陶瓷，它能把相碰時(shí)的強(qiáng)大機(jī)械力轉(zhuǎn)變?yōu)樗查g高電壓，爆發(fā)火花而引爆炸藥。
3、壓電打火機(jī) 煤氣灶上用的一種新式電子打火機(jī)，就是利用壓電陶瓷制成的。只要用手指壓一下打火按鈕，打火機(jī)上的壓電陶瓷就能產(chǎn)生高電壓，形成電火花而點(diǎn)燃煤氣，可以長久使用。所以壓電打火機(jī)不僅使用方便，安全可靠，而且壽命長，例如一種鈦鉛酸鉛壓電陶瓷制成的打火機(jī)可使用100萬次以上。 [2]
4、防核護(hù)目鏡 核試驗(yàn)員帶上用透明壓電陶瓷做成的護(hù)目鏡后，當(dāng)核爆炸產(chǎn)生的光輻射達(dá)到危險(xiǎn)程度時(shí)，護(hù)目鏡里的壓電陶瓷就把它轉(zhuǎn)變成瞬時(shí)高壓電，在1/1000 s里，能把光強(qiáng)度減弱到只有1/10000，當(dāng)危險(xiǎn)光消失后，又能恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這種護(hù)目鏡結(jié)構(gòu)簡單，只有幾十克重，安裝在防核護(hù)目頭盔上攜帶十分方便。
5、超聲波換能器 適用于用于超聲波焊接設(shè)備以及超聲波清洗設(shè)備，主要采用大功率發(fā)射型壓電陶瓷制作，超聲波換能器是一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，超聲波換能器作為能量轉(zhuǎn)換器件，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率（即超聲波）再傳遞出去，而它自身消耗很少的一部分功率。
6、聲納 在海戰(zhàn)中，最難對付的是潛艇，它能長期在海下潛航，神不知鬼不覺地偷襲港口、艦艇，使敵方大傷腦筋。如何尋找敵潛艇？靠眼睛不行，用雷達(dá)也不行，因?yàn)殡姶挪ㄔ诤Ｋ飼眲∷p，不能有效地傳遞信號，探測潛艇靠的是聲納------水下耳朵。壓電陶瓷就是制造聲納的材料，它發(fā)出超聲波，遇到潛艇便反射回來，被接收后經(jīng)過處理，就可測出敵潛艇的方位、距離等。
壓電陶瓷振動(dòng)模塊
基于壓電陶瓷片的模擬震動(dòng)傳感器，是利用壓電陶瓷給電信號產(chǎn)生震動(dòng)的反變換過程，當(dāng)壓電陶瓷片震動(dòng)時(shí)就會產(chǎn)生電信號，與Arduino專用傳感器擴(kuò)展板結(jié)合使用，Arduino模擬口能感知微弱的震動(dòng)電信號，可實(shí)現(xiàn)與震動(dòng)有相關(guān)的互動(dòng)作品，比如電子鼓互動(dòng)作品。
主要參數(shù)
1.模型：109
2.名稱：陶瓷壓電振動(dòng)片傳感器
3.工作電壓：3.3V或5V
4.工作電流：<1mA
5.工作溫度范圍：-10~+ 70℃
6.接口類型：模擬信號輸出
7.尺寸：30mm x 23mm
8.重量大?。?g
9.引腳定義：S信號輸出、+電源(VCC)、-地(GND)
10.輸入：壓電陶瓷的正電極
11.GND：壓電陶瓷的負(fù)電極
S端口接到控制器的模擬輸入腳。5V 和GND分別接到電源的+5V和GND。Input和Gnd連接好壓電陶瓷片的正負(fù)極。
實(shí)驗(yàn)接線示意圖
/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料代碼+仿真編程+圖形編程）
實(shí)驗(yàn)一百零五：模擬量 壓電陶瓷振動(dòng)發(fā)電傳感器 壓電單片機(jī)模塊 3PIN
1、項(xiàng)目：不對壓電陶瓷片施加壓力時(shí)，輸出的模擬量為0；
當(dāng)對壓電陶瓷片施加壓力，輸出模擬量會發(fā)送變化，而且隨著壓力增大而增大。
2、接腳：
+ → 5V
- → GND
S 接 A0
*/
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(A0,INPUT);
}
void loop(){
int val;
val=analogRead(0);
Serial.println(val,DEC);
delay(500);
}
實(shí)驗(yàn)串口返回情況
打開Arduino IDE——工具——串口繪圖器，查看實(shí)驗(yàn)波形
實(shí)驗(yàn)串口繪圖器返回情況
/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料代碼+仿真編程+圖形編程）
實(shí)驗(yàn)一百零五：模擬量 壓電陶瓷振動(dòng)發(fā)電傳感器 壓電單片機(jī)模塊 3PIN
1、項(xiàng)目：檢測振動(dòng)
用手接觸傳感器使之振動(dòng)。觀察串口數(shù)據(jù)；觀察arduino主板，
“L”LED燈在傳感器振動(dòng)(X>50)時(shí)會亮。
2、接腳：
+ → 5V
- → GND
S 接 A0
*/
#define sensorPin A0
#define ledPin 13
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(ledPin,OUTPUT);
}
void loop() {
int x=analogRead(sensorPin);
Serial.println(x);
if(x>50)digitalWrite(13,HIGH);
else digitalWrite(13,LOW);
delay(500);
}
實(shí)驗(yàn)串口返回情況
實(shí)驗(yàn)開源圖形編程（Mind+、編玩邊學(xué)）
實(shí)驗(yàn)串口返回情況
