Raspberry Pi Pico: Erschütterung oder Vibration erkennen mit Vibration Sensor KY-002
Beim KY-002 handelt es sich um einen sehr einfachen Erschütterungsdetektor bzw. Vibrationssensor. Er kann wie ein Schalter bzw. Taster ausgewertet werden. Der einzige Nachteil ist, dass seine Empfindlichkeit nicht eingestellt werden kann.
Mit diesem Aufbau und Programmcode wollen wir den KY-002 einfach mal ausprobieren und herausfinden, wie wir ihn sinnvoll einsetzen können.
Aufbau und Bauteile
| Raspberry Pi Pico | KY-002 | |
|---|---|---|
| Pin 38 | GND | - |
| Pin 36 | 3V3 +3,3V | Mitte |
| Pin 31 | GPIO 26 / ADC0 | S |
Programmcode mit digitaler Auswertung
Im folgenden Programmcode wird der Schalt-Zustand des Sensors mit einem GPIO-Eingang ermittelt. Genauso, wie man es bei einem Taster oder Schalter tun würde.
Zum einfachen Entprellen wird die Messung zweimal hintereinander mit ein Pause von 10 Millisekunden durchgeführt. Zusätzlich wird bei einer erkannten Bewegung ein weitere Pause durchgeführt, damit der Sensor eine Ruhephase bekommt, damit nicht nicht versehentlich eine weitere Bewegung erkannt wird.
# Bibliotheken laden
from machine import Pin
from time import sleep
# Initialisierung von GPIO als Eingang
vibration = Pin(26, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)
# Wiederholung (Endlos-Schleife)
while True:
first = vibration.value()
sleep(0.01)
second = vibration.value()
if first and not second:
print('Bewegung')
print()
# Ruhepause für den Sensor
sleep(1)
print('Ruhe')
print()
Diese Form der Auswertung hat den Nachteil, dass nicht klar ist, wann genau eine Bewegungsänderung erkannt wird. Es gibt keine Möglichkeit, die Empfindlichkeit einzustellen. Weder mit einem Potentiometer, noch softwareseitig.
Programmcode mit analoger Auswertung
Im folgenden Programmcode wird der GPIO als ADC-Eingang initialisiert. Außerdem ist noch eine Schwelle definiert, ab welchem Wert eine Bewegung als erkannt gilt.
# Bibliotheken laden
from machine import ADC
from time import sleep
# Initialisierung ADC-Eingang
sensor = ADC(0)
# Schwellwert (Kalibrierung notwendig)
schwelle = 53100
# Wiederholung (Endlos-Schleife)
while True:
value = 0
for i in range (5):
value += sensor.read_u16()
value = int(value / 5)
print('ADC:', value)
if value < schwelle:
print('Bewegung')
sleep(3)
print('Ruhe')
sleep(0.1)
Ob der Wert für die Schwelle korrekt ist, hängt wohl von der Exemplarstreuung des Sensors ab. Du musst hier ein wenig experimentieren.
Die for-Schleife (5 Messungen nacheinander) am Anfang der Endlos-Schleife ist dem Umstand geschuldet, dass die Messung des analogen Werts gelegentlich Fehlmessungen produziert, die unterhalb des Schwellwerts liegen kann. Gelegentlich wird eine Vibration erkannt, obwohl eigentlich keine stattgefunden hat. Durch das Bilden des Mittelwerts von 5 nacheinander folgenden Messungen kann eine Fehlerkennung verringert werden.
Experimente, Beobachtungen und Erklärungen
Wie kann man Vibrationen sinnvoll auslösen?
- Du kannst den Sensor schütteln.
- Du kannst mit dem Finger gegen den Sensor schnippen.
In der Regel wird nicht der Sensor selber, sondern ein Gegenstand oder das Objekt erschüttert. Deshalb wird man das Sensor-Modul am Objekt befestigen müssen. Möglichst direkt und entkopplungsfrei.
Bei der analogen Auswertung kannst Du beobachten, dass nur bei einer erheblichen Bewegungsänderung eine Erschütterung bzw. Vibration erkannt wird. Das liegt einfach daran, dass dieser Sensor physikalisch eher einem Taster oder Schalter entspricht. Entsprechend sollte er ausgewertet werden.
Darf es ein bisschen mehr sein?
Der Nachteil des Sensor-Moduls KY-002 ist, dass man es nicht kalibrieren kann. Wenn Du die Empfindlichkeit einstellen willst, dann solltest Du den Erschütterungssensor vom Typ 801S ausprobieren.
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