解文军(1968—)，男，哈尔滨人，助理工程师，长时间从事单片机运用体系的研制规划及教学工作。
Arduino是一个开源的电子硬件渠道，包含硬件和软件2 个首要的部分，硬件部分是可用于衔接各种传感器的Arduino电路板，软件部分是可用于程序规划的软件开发环境ArduinoIDE[1]。在实践的立异教育练习、学生比赛以及产品的快速开发中Arduino 被很多运用，早已成为一款被广泛运用的开发渠道, 备受广阔创客追捧。[2] 各种Arduino 学习套件中都包含一二十种传感器，每种传感器都对应一种印制电路板。“一种电路一种板”可说是电子专业天经地义的根本常识，但是关于一些电路简略、元件十分少、结构型式相同的电路，能够做到“几种电路一种板”。本文便是将Arduino传感器套件中12 种传感器电路做到3 种多用印制电路板上。
Arduino 学习套件包含Arduino 电路板、若干种传感器和很多开源的用于完成扩展的外围功用电路（如舵机驱动器、液晶显示屏等）[3]。各种Arduino 学习套件中最根本、最常见的传感器有12 种：数字轰动传感器、单向倾角传感器、磁感应传感器、按压式大按钮模块（磕碰开关）、LM35 模仿温度传感器、DS18B20 数字温度传感器、红外接纳传感器、DHT11 温湿度传感器、视点传感器、光线亮度传感器、湿敏传感器和火焰传感器。数字轰动传感器运用的传感器是SW-18010P，是一种绷簧型无方向性振荡感应器材。在停止时任何视点都为开路状况，当遭到外力磕碰或许大力晃动时，绷簧变形和中心电极触摸使两个引脚瞬间为导通状况，当外力消失时康复为开路状况。单向倾角传感器是依据钢球开关的数字模块，运用钢球的特性，经过重力效果使钢球向低处翻滚，然后使开关闭合或断开。磁感应传感器是依据干簧管的数字模块，干簧管是一种磁敏开关。当磁铁接近干簧管时，管内的常开簧片接点就会感应出极性相反的磁极而彼此招引闭合；当磁力减小到必定值时，接点又康复到断开状况。[4]按压式大按钮模块（磕碰开关）是依据按键的数字开关量输入模块，按下按键输出低电平。LM35 温度传感器是一款半导体温度传感器，输出电压与摄氏温度线 温度传感器常用封装TO-92，其引脚界说为：①电源正+Vs；②信号输出Vout；③电源地GND。DS18B20 温度传感器选用可编程单总线 ℃。DS18B20 常用封装TO-92，其引脚界说为：①电源地GND；②数据输入/ 输出DQ；③电源输入端VDD。红外接纳传感器可接纳红外线 kHz 调制信号，然后完成红外无线通信。此传感器含有红外一体化接纳头，常用型号为HS0038 等，选用3 脚直插封装，其引脚界说为：①信号输出OUT；②电源地GND；③电源正Vcc。DHT11温湿度传感器包含一个电阻式感湿元件和一个NTC 测温元件。该传感器为4 针单排引脚封装，其引脚界说为：① VDD 供电；② DATA 串行数据；③ NC 空脚；④ GND 接地。视点传感器运用旋转电位器丈量旋转视点，从0 ～ 300°。它两头接电源和地，中心抽头接信号输出。光线亮度传感器运用光敏电阻来检测周围环境光线的亮度。光敏电阻的电阻值随入射光的强弱而改动：入射光弱，电阻增大；入射光强，电阻减小。湿敏传感器运用湿敏电阻HR202L 来检测周围环境的湿度。湿敏电阻的电阻值跟着湿度的添加而急剧下降，大体按指数规则下降。火焰传感器运用红外线接纳管来勘探火源或其它热源。红外线接纳管可将外界红外光的强弱改动转变为电流的改动，经过串联电阻转换为模仿量电压信号。
尽管轰动传感器、倾角传感器、磁感应传感器和大按钮模块的功用各异，但它们的电路原理相同都是开关，输出信号都是开关量。轰动传感器、倾角传感器和磁感应传感器都是2 个端脚元件，大按钮模块虽为四脚元件，但两脚为一组相通，在电路意义上实为两头元件，因而可将这四种传感器概括为两头开关量传感器。
光敏电阻、湿敏电阻和红外线 个端脚元件。光敏电阻和湿敏电阻的阻值改动需经过其两头的输出电压来检测，为模仿量。红外线接纳管可将外界红外光的强弱改动转变为电流的改动，经过串联电阻转换为模仿量电压信号。因而可将光线亮度传感器、湿敏传感器和火焰传感器概括为两头模仿量传感器。
LM35 温度传感器、DS18B20 温度传感器和红外接纳传感器都有3 个引脚，称号相同或实践意义附近，仅仅摆放序号不同。视点传感器虽不是集成电路，但它3个引脚的实践意义与前面3 种传感器相同或附近，其摆放序号与LM35 相同。DHT11 温湿度传感器虽有4 个引脚，但有1 个空脚，其他3 个引脚的实践意义与前面3 种传感器相同或附近，仅仅摆放序号不同，在电路意义上实为三端元件。因而可将这5 种传感器概括为三端传感器。
若将4 种开关量传感器的电路原理图别离画在4 张或许画在1 张电路原理图上[5]，都不难发现它们的电路结构型式相同。现将4 种传感器的电路原理图兼并收拾在1 张电路原理图上，如图1 所示。
依据图1 制造印制电路板图（PCB）。布局时将轰动开关S1、倾角开关S2、干簧管开关S3 和按键SW1的PCB 封装堆叠放置。倾角开关S2 和干簧管开关S3的PCB 封装彻底相同，这2 个元件彻底重合放置。布完连线 两头开关量传感器
按图2 出产制造PCB 板，可别离用作4 种开关量传感器的PCB 板：在S1 处焊上轰动开关，就成为轰动传感器；在S2 处焊上倾角开关，就成为倾角传感器；在S3 处焊上干簧管开关，就成为磁感应传感器；在SW1 处焊上四脚按键，就成为大按钮模块。4 种开关量传感器彻底可经过4 种元件的外形来区别。3.2 两头模仿量传感器多用电路板的规划如将1 只光敏电阻与1 只分压电阻串联，则光敏电阻的阻值随光强的改动而改动，然后改动光敏电阻两头的输出电压，以此来检测周围环境光线 为光敏电阻，S为输出电压信号。
如将1 只湿敏电阻与1 只分压电阻R3 串联，则湿度的改动能改动湿敏电阻的阻值，然后改动湿敏电阻两头的输出电压，以此来检测周围环境湿度，电路原理见图3，R2 为湿敏电阻。红外线接纳管电流的改动，经过串联电阻R3 转换为模仿量电压信号，以此来检测周围环境热源或火源，电路原理见图3，Q1 为红外线 种传感器的电路原理图相同，电路结构型式相同，所以可将3 种传感器的印制电路板图（PCB）制造在1 块PCB 图上。布局时将光敏电阻R1 和湿敏电阻R2 的PCB 封装堆叠放置，红外线 的PCB 封装放置在电阻R1 封装内，布完连线 两头模仿量传感器多用电路板
按图4 出产制造PCB 板，可别离用作3 种两头模仿量传感器的PCB 板：在R1 处焊上光敏电阻，就成为光线L，就成为湿敏传感器；在Q1 处焊上红外线接纳管，就成为火焰传感器。3 种传感器可彻底经过3 种元件的外形来区别。
图5 为5 种三端传感器电路原理图，其间U1 为红外接纳传感器，U2 为LM35 温度传感器，U3 为DHT11温湿度传感器，U4 为DS18B20 温度传感器，RP1 为视点电位器，电阻R1 为信号S 的上拉电阻。依据图5制造印刷电路板图（PCB）。因为U4 和U2 的3 个引脚网络线摆放次序相反，故布局时将元件U4 和U2 的PCB 封装背对背放置，3 个焊盘中心对齐重合，二者坐落旋转电位器封装内。图6 为布完连线的PCB。
按图6 出产制造PCB 板，可别离用作5 种三端传感器的PCB 板：在U1 处焊上元件HS0038，就成为红外接纳传感器；在U2 处焊上元件LM35，就成为LM35温度传感器；在U3 处焊上元件DHT11，就成为DHT11温湿度传感器；在U4 处焊上元件DS18B20，就成为DS18B20 温度传感器；在RP1 处焊上旋转电位器，留意不焊上拉电阻R1，就成为视点传感器。5 种三端传感器可经过5 种三端元件的外形来区别，且出产厂商也会在外包装小塑料袋上张贴标签来区别，或在多用电路板上张贴标签来区别。因为U2 和U4 的外形彻底相同，在张贴标签掉落的情况下，需求经过辨认U2 和U4 元件上的符号标识LM35 或DS18B20 来区别。
[5] 刘超.Altium Designer原理图与PCB规划精讲教程[M].北京:机械工业出版社,2018.（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年9月期）
