SENSORS/ACTUATORS

Raspberry Pi Cảm Biến Mưa (Rain Sensor)

Cảm biến mưa phát hiện và đo lường mức độ mưa/tuyết, cung cấp cả đầu ra digital (LOW/HIGH) và analog. Hướng dẫn này sẽ chỉ bạn cách sử dụng Raspberry Pi và cảm biến mưa để phát hiện và đo lường lượng mưa, bao gồm:

Kết nối cảm biến mưa với Raspberry Pi.
Lập trình Raspberry Pi để phát hiện mưa bằng cách đọc tín hiệu digital từ cảm biến.
Lập trình Raspberry Pi để đo lường mức độ mưa bằng cách đọc tín hiệu analog từ cảm biến.

Sau đó bạn có thể tùy chỉnh code để kích hoạt motor hoặc cảnh báo khi phát hiện mưa/tuyết.

Linh Kiện Cần Thiết

1	×	Raspberry Pi 5
1	×	cảm biến mưa (Cảm biến mưa)
1	×	dây jumper (Dây nối)
1	×	(Khuyến nghị) Screw Terminal Block Shield for Raspberry Pi
1	×	(Khuyến nghị) Raspberry Pi Prototyping Base Plate & Breadboard Kit
1	×	(Khuyến nghị) HDMI Touch Screen Monitor for Raspberry Pi

Or you can buy the following kits:

1	×	DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays)
1	×	DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays)

Về Cảm Biến Mưa

Cảm biến mưa có chức năng phát hiện sự hiện diện của mưa hoặc đo lường mức nước từ lượng mưa. Nó cung cấp các tùy chọn thông qua chân đầu ra digital và chân đầu ra analog.

Các thành phần của cảm biến mưa bao gồm: bảng cảm biến và module điện tử

image source: diyables.io

Bảng cảm biến

Bảng cảm biến được đặt ngoài trời để tiếp xúc với mưa/tuyết (ví dụ: trên mái nhà), có các vết đồng lộ thiên được chia thành hai nhóm: vết nguồn và vết cảm biến. Những vết này không được kết nối trừ khi được nối bởi nước hoặc tuyết. Vết nguồn và vết cảm biến có thể hoán đổi cho nhau, cho phép bạn chỉ định một vết làm vết nguồn và vết kia làm vết cảm biến.

Module điện tử

Module điện tử của cảm biến mưa biến đổi tín hiệu từ bảng cảm biến thành giá trị analog hoặc digital mà Raspberry Pi có thể đọc được. Nó bao gồm bốn chân:

Chân VCC: Kết nối tới VCC (3.3V đến 5V).
Chân GND: Kết nối tới GND (0V).
Chân DO: Chân đầu ra digital; nó ở mức HIGH khi không phát hiện mưa và LOW khi phát hiện mưa. Ngưỡng phát hiện mưa có thể điều chỉnh bằng potentiometer tích hợp.
Chân AO: Chân đầu ra analog; giá trị giảm khi lượng nước trên bảng cảm biến tăng và tăng khi lượng nước giảm.

Ngoài ra, nó có hai đèn LED báo hiệu:

Đèn báo PWR-LED: Báo hiệu trạng thái nguồn điện.
Đèn báo DO-LED: Thể hiện trạng thái mưa trên chân DO, sáng lên khi có mưa.

Cách Hoạt Động

Về chân DO:

Module được trang bị potentiometer tích hợp để thiết lập ngưỡng độ nhạy.
Khi cường độ vượt quá ngưỡng, mưa được phát hiện, chân đầu ra của cảm biến ở mức LOW và đèn DO-LED sáng lên.
Khi cường độ dưới ngưỡng, không phát hiện mưa, chân đầu ra của cảm biến ở mức HIGH và đèn DO-LED tắt.

Về chân AO:

Giá trị đọc từ chân AO tỷ lệ nghịch với mức nước trong bảng cảm biến.
Nhiều nước hơn dẫn đến giá trị chân AO thấp hơn, trong khi ít nước hơn dẫn đến giá trị chân AO cao hơn.

Lưu ý: Potentiometer không ảnh hưởng đến giá trị trên chân AO.

Sơ Đồ Đấu Nối

Như đã lưu ý trước đó, việc kết nối chân VCC của cảm biến trực tiếp với các chân 3.3V hoặc 5V trên Raspberry Pi có thể làm giảm tuổi thọ của cảm biến do ăn mòn điện hóa. Một giải pháp thay thế được khuyến nghị là kết nối chân VCC của cảm biến mưa với chân output trên Raspberry Pi. Bằng cách lập trình chân đó, cảm biến mưa chỉ được cấp nguồn trong khi đọc, hiệu quả giảm thiểu tác động của ăn mòn điện hóa.

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

LƯU Ý:

Vì Raspberry Pi không có khả năng đầu vào analog, chân AO có thể để không kết nối. Để đo các giá trị analog từ cảm biến, bạn sẽ cần một module ADC bên ngoài. Để biết thêm chi tiết, hãy truy cập Cách sử dụng Raspberry Pi với module ADC

Code Raspberry Pi

Các Bước Nhanh

Mới sử dụng Raspberry Pi? Hãy bắt đầu với hướng dẫn Raspberry Pi - Cài Đặt Phần Mềm để học các kiến thức cơ bản trước.
Đảm bảo bạn đã cài đặt Raspbian hoặc hệ điều hành tương thích với Raspberry Pi khác trên Pi của bạn.
Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối với cùng mạng cục bộ với PC của bạn.
Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối internet nếu bạn cần cài đặt một số thư viện.
Kết nối PC của bạn với Raspberry Pi qua SSH bằng SSH client tích hợp trên Linux và macOS hoặc PuTTY trên Windows. Xem cách kết nối PC với Raspberry Pi qua SSH.
Đảm bảo bạn đã cài đặt thư viện RPi.GPIO. Nếu chưa, hãy cài đặt bằng lệnh sau:

sudo apt-get update sudo apt-get install python3-rpi.gpio

Tạo file script Python rain_sensor.py và thêm code sau:

# Mã Raspberry Pi này được phát triển bởi newbiely.vn # Mã Raspberry Pi này được cung cấp để sử dụng công khai, không có ràng buộc. # Để xem hướng dẫn chi tiết và sơ đồ kết nối, vui lòng truy cập: # https://newbiely.vn/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-rain-sensor import RPi.GPIO as GPIO import time POWER_PIN = 12 # GPIO pin that provides power to the rain sensor DO_PIN = 7 # GPIO pin connected to the DO pin of the rain sensor def setup(): GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(POWER_PIN, GPIO.OUT) # configure the power pin as an OUTPUT GPIO.setup(DO_PIN, GPIO.IN) def loop(): GPIO.output(POWER_PIN, GPIO.HIGH) # turn the rain sensor's power ON time.sleep(0.01) # wait 10 milliseconds rain_state = GPIO.input(DO_PIN) GPIO.output(POWER_PIN, GPIO.LOW) # turn the rain sensor's power OFF if rain_state == GPIO.HIGH: print("The rain is NOT detected") else: print("The rain is detected") time.sleep(1) # pause for 1 second to avoid reading sensors frequently and prolong the sensor lifetime def cleanup(): GPIO.cleanup() if __name__ == "__main__": try: setup() while True: loop() except KeyboardInterrupt: cleanup()

Lưu file và chạy script Python bằng cách thực hiện lệnh sau trong terminal:

python3 rain_sensor.py

Nhỏ một ít nước lên cảm biến mưa
Kiểm tra kết quả trên Serial Monitor.

PuTTY - Raspberry Pi

The rain is NOT detected The rain is NOT detected The rain is NOT detected The rain is detected The rain is detected The rain is detected The rain is detected The rain is detected The rain is NOT detected The rain is NOT detected The rain is NOT detected

Xin lưu ý rằng nếu bạn nhận thấy trạng thái LED luôn sáng hoặc tắt ngay cả khi cảm biến tiếp xúc với mưa, bạn có thể điều chỉnh potentiometer để tinh chỉnh độ nhạy của cảm biến.

Video Tutorial

Việc sản xuất video tốn rất nhiều thời gian. Nếu video hướng dẫn hữu ích cho việc học của bạn, hãy đăng ký kênh YouTube để ủng hộ. Nếu nhu cầu đủ cao, chúng tôi sẽ cố gắng làm thêm nhiều video.