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【Arduino】108种传感器模块系列实验：水位水滴传感器模块实验

近日，我手头有一款水位水滴传感器模块（Water Sensor），想通过实际实验验证其工作原理并做简单的数据处理。这款传感器以其小巧的尺寸和低功耗的特性，非常适合用在انية水位监测的场景中。

传感器参数概述

• 工作电压：DC 3-5V
• 工作电流：小于20mA
• 传感器类型：模拟输出
• 检测面积：40mm x 16mm，最深可测4cm
• 制作工艺：FR4双面喷锡
• 工作温度：10℃-30℃
• 工作湿度：10%-90%无凝结
• 模块重量：3.5g
• 板子尺寸：62mm x 20mm x 8mm

接口说明

传感器采用标准的模拟接口连接，具体如下：

• VCC（正极）：连接电源正极（3-5V）
• GND（负极）：连接电源负极
• S（模拟信号输出）：用于输出水位对应的模拟信号

仿真接线图

为了让大家更直观地了解传感器与Arduino如何接线，我制作了一个简易的仿真接线图（可通过第三方工具如Fritzing或Multisim进行演算）。将水位传感器的VCC接到Arduino的A4或A5模拟输入端，而GND接到地（Arduino GND），模拟输出S直接连接到遗传编程模式中的对应模拟输入端。

实验代码

在实际实验前，我先在Arduino编写了一个简单的代码框架，用于接收并处理传感器信号：

/* 【Arduino】108种传感器模块系列实验：水位水滴传感器模块实验 */  doubleTemp = 0;  doubleData = 0.0;  void setup() {    Serial.begin(9600);    pinMode(A0, INPUT); // 设置A0模拟输入端为输入端  }  void loop() {    Temp = (double)analogRead(A0); // 读取模拟信号值    Data = (Temp / 770) * 40; // 计算水位深度（mm）    Serial.print("当前水位深度: ");    Serial.print(Data, 2); // 格式化输出两位小数    Serial.print(" mm");    Serial.println();    delay(1000); // 等待1秒更新频率  }

实验过程与结果

在实验过程中，我首先需要将传感器模块连接到Arduino Uno开发板的扩展板上，并确保电源线接头正确（正极和负极不能相反）。同时，建议在实验过程中定期开关开发板的电源，以避免长时间运行导致的电量耗散。

随着传感器逐渐浸入水中，显示屏上的读数应逐渐增大，直到浸入水中4cm时达到最大值（约为670）。但需要注意的是，在完全拔出水面时，传感器的读数不会立即归零，而是会保持一定的电阻值。这是由于传感器表面残留的水分引起的。为了解决这个问题，可以用干净的纸巾擦拭传感器表面，看是否能恢复到0读数状态。

经测试发现，该传感器具有较高的灵敏度和稳定性，能够在不同水位下提供 Accurate and reliable的读数信息。为了更好地展示数据变化趋势，我在代码中增加了两位小数的输出格式，便于更直观地观察水位的变化。

数据处理与分析

通过对传感器输出数据的分析，我大致得出了以下结论：

• 传感器输出信号与水位高度呈 strong liner关系，公式可表示为 ( \text{Depth (mm)} = (\frac{\text{Temp (mV)}}{770}) \times 40 )
• 传感器具有较好的线性回复特性，响应时间短，适合用于简单的水位监测场景
• 传感器的耐用性较好，但长期使用中建议定期清洁，以避免表面污垢影响读数

实验意义

通过本次实验，我不仅熟悉了Water Sensor 的工作原理，还掌握了如何通过Arduino 编程实现数据的采集和处理。这为我今后的物联网项目积累了宝贵的经验。此外，这款传感器的低成本和高可用性，使其成为入门者探索传感器技术的理想选择。

在接下来的实验中，我计划在本基础上进行更深入的研究，例如结合WiFi连接模块实现远程监测，或尝试搭建一个基础的水位报警系统。这个实验让我对传感器技术有了更深刻的理解，也让我更加热爱这项充满趣味性的技术创新之路。