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Projeto | Monitoramento com Sensor de Detecção de Chuva

Introdução

A crescente demanda por soluções eficazes de monitoramento climático tem impulsionado a busca por tecnologias acessíveis e práticas. Como, por exemplo, o monitoramento de chuvas com o uso do Sensor de Detecção de Chuva.

Neste projeto, exploraremos o Sensor de Detecção de Chuva que com sua capacidade de identificar gotas de chuva por meio de variações elétricas nos permitirá verificar quando há ou não precipitação.

Como Monitorar chuvas

Sensor de Detecção de Chuva

O sensor de chuva é um dispositivo eletrônico que possui a capacidade de detectar gotas de chuva que caem em sua superfície metalizada. Esse componente é composto por duas partes distintas: uma placa eletrônica (localizada à direita) e uma placa metálica coletora (localizada à esquerda).

Sensor de Detecção de Chuva
Figura 1 – Sensor de chuva.

O princípio de funcionamento do sensor de chuva é o seguinte: quando uma gota de água entra em contato com a superfície da placa metálica coletora, a resistência elétrica aumenta, resultando em uma diminuição na tensão de saída. Em contrapartida, quando a placa metálica está seca, a resistência elétrica é menor, levando a uma tensão de saída mais alta. Portanto, o desempenho do sensor de chuva é diretamente influenciado pela variação da resistência da placa coletora.

Montagem da placa

Para esse projeto vamos precisar de:

  • 1 x Raspberry Pi Pico
  • 1 x Protoboard
  • 1 x Cabo micro USB
  • 1 x LED
  • 1 x Resistor de 220 Ω
  • 1 x Buzzer
  • 1 x Sensor de chuva
  • Jumpers

Utilizando a protoboard, conecte o pino GND do Raspberry Pi Pico à linha de terra da protoboard usando um jumper a partir do pino 38 da placa Pico. Da mesma forma, alimente a proto conectando o pino VCC do Pico à linha de alimentação da protoboard através de um jumper a partir do pino 36.

Para realizar a montagem correta, confira o mapa de pinos da Pico na Figura 2.

Sensor de Detecção de Chuva
Figura 2 – Raspberry Pi Pico pinout.

O sensor de chuva possui 4 pinos: VCC, GND, A0 (saída analógica) e D0 (saída digital).  A identificação de cada um deles está impressa na parte inferior do sensor. Assim:

  • Os pinos VCC e GND devem ser conectados ao 3,3 V e GND da protoboard, respectivamente;
  • Faremos dois experimentos:
    • No primeiro, o pino A0 do sensor de chuva será conectado a uma das entradas analógicas do Raspberry Pi Pico, aqui optamos por utilizar o GP26
    • No segundo, o pino D0 do sensor deve ser conectado a uma das entradas digitais da Raspberry Pi Pico, aqui optamos por utilizar o GP14.

Além disso, o terminal maior do LED (ânodo) deve ser conectado a um pino digital da placa, aqui optamos por utilizar o GP15. O terminal menor do LED (cátodo) será conectado a um resistor de 220 Ω que deve ser conectado ao GND.

Projeto Detecção de Chuva – Canal Analógico do Sensor de Detecção de Chuva

Utilizando o Thonny IDE, vamos iniciar importando as bibliotecas “machine” e “utime”, que nós já conhecemos, para poder acessar os pinos da placa e para adicionar atrasos ao programa. 

As primeiras definições do código são para configurar o led e o sensor. Na configuração do sensor definiremos como uma entrada analógica e o led como uma saída. Depois definimos o fator de conversão, abordado no artigo Projeto | Medidor de temperatura com MicroPython.

Em seguida, no loop principal definimos que a leitura do sensor será o valor em 16 bits captado pelo ADC multiplicado pelo fator de conversão, o que nos dará um valor entre 0 e 3,3 V. 

Assim, de forma empírica definimos que a detecção de chuva se dará se o valor lido for menor ou igual a 2. Essa decisão se fundamenta no fato de que, na ausência de gotas de chuva, o sensor fornece uma leitura de 3,3 V. À medida que gotas de chuva são captadas pela superfície do sensor, esse valor diminui. Considerando que uma chuva consiste em diversas gotas, foi estabelecido que um valor inferior a 2 é apropriado para indicar a presença de chuva.

Então quando o sensor detectar uma leitura maior que 2, uma mensagem será exibida no shell indicando não haver chuva e o led ficará apagado, do contrário uma mensagem informando que está chovendo será mostrada e o led será aceso. A verificação será feita a cada 2 segundos.

Abaixo temos o código completo utilizado.

Colocando algumas gotas de água na superfície metalizada do sensor temos a seguinte saída no shell:

Projeto Detecção de Chuva – Canal Digital do Sensor de Detecção de Chuva

Antes de iniciar o processo, é necessário ajustar a sensibilidade do sensor ao utilizar o canal digital. Isso envolve girar o trimpot até que o LED indicador do canal digital se apague o mais próximo do estado de acender novamente, isso permitirá a detecção de chuva. É importante garantir que esse ajuste seja feito com a placa coletora em estado seco.

Feito isso, as primeiras definições do código são para configurar o led e o sensor. Na configuração do sensor definiremos como uma entrada digital e o led como uma saída. 

Em seguida, no loop principal definimos que se o valor lido pelo sensor for 1 significa que não está chovendo (lembrando que esse sensor considera a ausência de chuva em nível lógico alto) e o led deve ficar apagado. Por outro lado, se o valor lido indicar presença de chuva, o LED é aceso e uma mensagem é exibida, informando que está chovendo.

Abaixo temos o código completo utilizado:

Conclusão

O projeto que desenvolvemos ofereceu uma abordagem abrangente para o monitoramento da detecção de chuva, utilizando tanto a saída analógica quanto a digital do sensor. Além disso, uma parte importante do projeto foi a calibração precisa do sensor de detecção de chuva, permitindo que ele fornecesse resultados confiáveis e ajustados às condições específicas do ambiente.

Trabalhando com a saída analógica, foi possível ter uma visão detalhada da intensidade da chuva, enquanto a saída digital permitiu a detecção simples da presença ou ausência de chuva.

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