基于Arduino的雨水检测系统设计

通过使用Arduino开发板和雨量传感器（Rain Sensor）连接，可以轻松制作一个简单的雨水检测系统（Rain Detection System）。传感器将检测到任何降雨，Arduino开发板将对其进行感应并执行所需的操作。这样的系统可用于许多不同的领域，例如农业和汽车领域。降雨检测可用于自动调节灌溉过程。而且，连续的降雨数据可以帮助农民使用该智能系统，仅在需要时才自动为作物浇水。同样，在汽车领域，通过使用雨水检测系统可以使雨刷器完全自动化。而且，家庭自动化系统还可以使用雨水检测功能自动关闭窗户并调节室温。在本篇文章中，我们将使用Arduino和蜂鸣器制作简单的雨量传感器。然后，您可以在该设置基础之上制作任何所需的内容。另外，请注意，雨量传感器模块根据使用情况也称为雨滴传感器、或雨水传感器，但本文中它们均指的是同一传感器，并且工作原理相同。

所需的材料

●    Arduino UNO开发板

●    雨量传感器

●    蜂鸣器

●    面包板

●    连接导线

雨量传感器

雨量检测模块由两个电路板组成，分别是雨量传感器电路板和控制板。

雨量传感器电路板模块（Rain Sensor）由两个铜线组成，其设计方式使得它们在干燥条件下可为电源电压提供高电阻，并且该模块的输出电压为5V。随着电路板上湿度的增加，该模块的电阻逐渐减小。随着电阻的降低，其输出电压也会相对于模块上的湿度降低。雨量传感器电路板模块由两个用于连接到控制板的引脚组成，如下所示。

控制板模块控制灵敏度并将模拟输出转换为数字输出。如果模拟值低于控制板的阈值，则输出为低电平；如果模拟值高于阈值，则输出为数字高电平。为了进行比较和转换，使用了LM393运算放大器比较器。运算放大器比较器是一个有趣的电路，可以用来比较两个不同的电压值。

如下所示，雨量控制模块由4个用于连接Arduino的引脚组成，即VCC、GND、D0、A0，另外两个引脚用于连接雨量传感器电路板模块。总之，雨量传感器电路板模块检测雨水，控制板模块用于控制灵敏度，并将模拟值转换为数字值。

雨量传感器的工作原理

雨量传感器模块的工作原理很容易理解。在晴天期间，由于模块干燥，因此对电源电压具有很高的电阻。该电压在模块的输出引脚上为5V。如果由Arduino的模拟引脚读取，则此5V读取为1023。在下雨期间，雨水会导致雨量传感器模块电路板的湿度增加，进而导致电阻减小。随着电阻逐渐减小，输出电压开始减小。

当雨量传感器模块完全湿透并且其提供的电阻最小时，输出电压将尽可能低（约0）。如果由Arduino的模拟引脚读取，则此0V将读取为0值。如果模块部分潮湿，则该雨板模块的输出将取决于其提供的电阻。如果通过防雨板模块提供的电阻的输出为3V，则读取的模拟值将为613。可以通过以下公式得出查找ADC的公式：ADC =（模拟电压值X 1023）/ 5。通过使用此公式，您可以将任何模拟电压转换为Arduino模拟读取值。

电路图

下面的电路图显示了Arduino与雨量传感器的电路连接。

电路图中所示的雨量传感器模块连接至控制板。控制板的VCC引脚连接到5V电源。接地引脚接地。如果需要，可以将D0引脚连接到Arduino的任何数字引脚，并且该引脚必须在程序中声明为输入引脚。 由于D0引脚输出的是高低电平信号，因此我们无法获得D0引脚确切的输出电压值。如果输出引脚超过阈值电压，则控制模块可以监测输出的变化。即使雨量传感器模块中的输出电压发生一点变化，我们也需要操作蜂鸣器。由于这些原因，我们使用A0引脚，并将其连接到Arduino的模拟引脚，这使得监视输出变化变得容易。蜂鸣器可以连接到Arduino的任意数字引脚。如果蜂鸣器需要5V以上的电压，则尝试使用继电器电路或晶体管。

代码说明

雨量传感器的Arduino代码是使用Arduino IDE编写的。该项目的完整代码在本文末尾给出。

#define rainfall A0

#define buzzer 5

int value;

int set=10;

将引脚A0定义为rainfall，将引脚5定义为buzzer，并将变量“value”和“set”声明为整数，并将其变量set值设置为10。可以根据实际情况更改此值。如果您希望即使下雨很小也能启动蜂鸣器，将变量值设置为最小值。

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(buzzer,OUTPUT);

pinMode(rainfall,INPUT);

}

初始化串口通讯，并将蜂鸣器设置为输出引脚，将rainfall引脚设置为输入引脚。

void loop() {

value = analogRead(rainfall);

Serial.println(value);

value = map(value,0,1023,225,0);

在loop函数中，函数analogRead读取雨量传感器的值。Serial.println(value)在串口监视器上打印该值，这在调试时很有帮助。map函数映射输出引脚上的雨量传感器的值，并为变量分配一个值，范围为0到225。

if(value>=set){

Serial.println("rain detected");

digitalWrite(buzzer,HIGH);

如果读取的传感器值大于set值，则程序进入循环，在串口监视器上打印消息并打开蜂鸣器

else{

digitalWrite(buzzer, LOW);

仅当该值小于set值时，程序才进入else功能。当设定值大于传感器的值时，将关闭蜂鸣器，表明没有雨。

基于Arduino的雨水检测系统的工作

该系统的工作方式是：在下雨时，雨水充当触发器，从而触发蜂鸣器。在雨滴传感器的Arduino代码中，我们定义了引脚5是蜂鸣器和A0是雨滴传感器引脚。

这是雨量传感器的众多应用场景中的一种，在雨刷、其他家庭自动化、农业部门等中也会看到相同的原理。希望您理解该项目并喜欢进行制作。
编辑：hfy