ماژول مینی رید سوئیچ

(Mini Reed Switch Module)

حسگر تشخیص میدان مغناطیسی و موقعیت

سنسور رید سوئیچ مینی: حسگر ساده و قابل اعتماد برای تشخیص مجاورت آهنربا

ماژول مینی رید سوئیچ یک حسگر الکترومکانیکی غیرفعال است که با استفاده از یک رید سوئیچ (Reed Switch) و مدار مقایسه‌گر، تشخیص حضور میدان مغناطیسی (معمولاً از آهنربای دائمی) را ممکن می‌سازد. این ماژول کوچک، کم‌مصرف و بسیار قابل اعتماد است و برای سیستم‌های امنیتی، شمارنده‌ها، تشخیص موقعیت و پروژه‌های ساده ایده‌آل می‌باشد.

اصول کار رید سوئیچ

• ساختار: دو تیغه فلزی (معمولاً نیکل-آهن) در یک لوله شیشه‌ای مهر و موم شده پر از گاز بی‌اثر.

• عملکرد: در حضور میدان مغناطیسی کافی، تیغه‌ها جذب هم شده و مدار را می‌بندند (NC نوع بسته می‌شود، NO نوع باز می‌شود).

• حساسیت: معمولاً به آهنرباهای نئودیمیوم کوچک در فاصله ۱-۲۰mm پاسخ می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی ماژول مینی

• ابعاد بسیار کوچک: معمولاً کمتر از ۲۰mm × ۱۰mm.

• دو خروجی:

  • DO (دیجیتال): خروجی HIGH/LOW منطبق با وضعیت سنسور.

  • AO (آنالوگ): در برخی مدل‌ها برای خواندن آنالوگ.

• ال‌ای‌دی نشانگر: نشانگر وضعیت سنسور (معمولاً هنگام تشخیص روشن).

• حساسیت قابل تنظیم: در برخی مدل‌ها با پتانسیومتر.

• مصرف انرژی بسیار پایین: در حد میکروآمپر.

مشخصات فنی

پین‌های ماژول

اتصال به آردوینو و کد پایه

// اتصال ساده - حالت دیجیتال
// VCC -> 5V
// GND -> GND
// DO -> پین دیجیتال (مثلاً D2)

const int reedPin = 2;
int reedState = HIGH; // در حالت عادی (بدون آهنربا) HIGH است

void setup() {
  pinMode(reedPin, INPUT_PULLUP); // استفاده از مقاومت Pull-up داخلی
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("سنسور رید سوئیچ آماده است...");
}

void loop() {
  reedState = digitalRead(reedPin);
  
  if (reedState == LOW) {
    Serial.println("آهنربا تشخیص داده شد!");
    // انجام عملیات: روشن کردن LED، فعال کردن بازر، شمارش و...
  } else {
    // Serial.println("وضعیت عادی");
  }
  
  delay(100); // تاخیر برای خوانایی در سریال مانیتور
}

کد پیشرفته: شمارنده عبور با حذف نویز

// شمارنده عبور آهنربا (مثلاً برای شمارش چرخ دوچرخه)
const int reedPin = 2;
volatile int magnetCount = 0;
unsigned long lastInterruptTime = 0;
const unsigned long debounceTime = 50; // زمان دَبانس (میلی‌ثانیه)

void setup() {
  pinMode(reedPin, INPUT_PULLUP);
  // اتصال به وقفه (Interrupt) برای شمارش دقیق
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(reedPin), magnetDetected, FALLING);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("شمارنده مغناطیسی آماده...");
}

void loop() {
  // نمایش هر ۱۰۰ شمارش
  static int lastDisplayCount = 0;
  if (magnetCount - lastDisplayCount >= 100) {
    Serial.print("تعداد کل عبورها: ");
    Serial.println(magnetCount);
    lastDisplayCount = magnetCount;
  }
  
  // سایر عملیات...
  delay(10);
}

// تابع وقفه - هنگامی که آهنربا تشخیص داده می‌شود (پایین‌آمدن لبه)
void magnetDetected() {
  unsigned long interruptTime = millis();
  // دَبانس نرم‌افزاری برای جلوگیری از شمارش چندباره
  if (interruptTime - lastInterruptTime > debounceTime) {
    magnetCount++;
    Serial.print("تشخیص! شمارش: ");
    Serial.println(magnetCount);
  }
  lastInterruptTime = interruptTime;
}

کاربردهای عملی و رایج

1. سیستم‌های امنیتی: تشخیص باز شدن درب و پنجره (نصب روی قاب و لنگه).

2. شمارنده‌ها: شمارش چرخش (سرعت‌سنج دوچرخه)، عبور شیء.

3. تعیین موقعیت: تشخیص موقعیت دریچه، درب، کشو.

4. اسباب‌بازی‌ها و بازی‌ها: ساخت بردهای بازی مغناطیسی.

5. سیستم‌های هشدار: تشخیص حذف آهنربا از مکان مشخص.

6. کنترل دستگاه‌ها: فعال‌سازی بدون تماس با نزدیک کردن آهنربا.

7. پروژه‌های آموزشی: آموزش حسگرها و وقفه.

نصب صحیح و نکات مهم

⚠️ جهت آهنربا: رید سوئیچ معمولاً به قطبیت حساس نیست (هر دو قطب کار می‌کنند).
🔧 فاصله: فاصله بهینه بین آهنربا و سنسور ۳-۱۰mm است. برای فاصله بیشتر از آهنربای قوی‌تر استفاده کنید.
🔌 مقاومت Pull-up: همیشه از مقاومت Pull-up استفاده کنید (داخلی آردوینو یا خارجی ۱۰kΩ).
🧲 آهنربا: آهنرباهای نئودیمیوم کوچک (۲-۵mm) بهترین نتیجه را می‌دهند.
📏 تراز: آهنربا باید مستقیماً روبروی سنسور و در راستای صحیح حرکت کند.

پروژه عملی: سرعت‌سنج دوچرخه

قطعات:

• ماژول مینی رید سوئیچ

• آردوینو نانو

• آهنربای نئودیمیوم کوچک (۲ عدد)

• نمایشگر OLED I2C

• باتری لیتیوم ۱۸۶۵۰

• نگهدارنده برای نصب روی دوچرخه

نحوه کار: آهنربا روی پره چرخ نصب می‌شود. با هر بار عبور آهنربا از کنار سنسور (روی fork)، سرعت و مسافت محاسبه و روی OLED نمایش داده می‌شود.

مقایسه با سایر سنسورهای مجاورتی

سوالات متداول (FAQ)

✅ آیا می‌توانم مستقیماً یک لامپ ۱۲V را با آن روشن کنم؟
خیر. رید سوئیچ روی ماژول فقط برای سیگنال‌های کم‌جریان (تا ۱۰mA) طراحی شده. برای بارهای سنگین از یک رله یا MOSFET استفاده کنید.

✅ تفاوت رید سوئیچ Normally Open (NO) و Normally Closed (NC) چیست؟

• NO: در حالت عادی باز، با آهنربا بسته می‌شود.

• NC: در حالت عادی بسته، با آهنربا باز می‌شود.
  ماژول‌های معمول بازار از نوع NO هستند.

✅ آیا چند آهنربا را می‌تواند تشخیص دهد؟
بله، اما باید به ازای هر موقعیت مجزا، یک سنسور جداگانه نصب کنید یا از یک سنسور با آهنرباهای متوالی روی یک محور چرخان استفاده کنید.

✅ فاصله تشخیص چقدر است؟
برای یک آهنربای نئودیمیوم ۵x5mm:

• تماس: تا ۱۰mm

• با حساسیت ماکزیمم: تا ۲۰mm
  برای فاصله بیشتر از آهنربای قوی‌تر یا سنسور اثر هال استفاده کنید.

✅ آیا برای محیط صنعتی با لرزش مناسب است؟
بله، اما برای لرزش‌های شدید، سنسور را محکم نصب کنید و از آهنرباهای قوی‌تر استفاده کنید تا از تشخیص ناخواسته جلوگیری شود.

✅ چگونه می‌توانم تشخیص دهم سنسور سالم است؟
۱. با مولتی‌متر در حالت بیزر: بدون آهنربا بی صدا، با آهنربا بوق.
۲. با آردوینو و کد ساده: خروجی دیجیتال باید با نزدیک کردن آهنربا تغییر کند.

✅ تفاوت این ماژول با سنسور اثر هال چیست؟
رید سوئیچ مکانیکی است و بدون نیاز به برق کار می‌کند (غیرفعال). سنسور اثر هال الکترونیکی است و نیاز به تغذیه دارد اما سرعت و دقت بالاتر و قابلیت تشخیص قطبیت دارد.

چرا ماژول مینی رید سوئیچ را از ما بخرید؟

✅ کیفیت رید سوئیچ: استفاده از رید سوئیچ با لوله شیشه‌ای مهر و موم شده.
✅ مدار بهینه: مدار مقایسه‌گر با هیسترزیس برای جلوگیری از نوسان خروجی.
✅ تست مغناطیسی: تست با آهنرباهای با قدرت مختلف و ثبت فاصله تشخیص.
✅ پشتیبانی فنی: ارائه کدهای نمونه، نقشه نصب و راهنمای انتخاب آهنربا.

پکیج پیشنهادی برای شروع

1. ماژول مینی رید سوئیچ (۵ عدد)

2. آهنربای نئودیمیوم N52 (۱۰ عدد – سایز ۳x۵mm)

3. آردوینو نانو با کابل USB

4. چسب اپوکسی دو قسمتی (برای نصب آهنربا)

5. سیم‌های رابط نازک (برای نصب روی دوچرخه و…)

نحوه انتخاب و نصب

1. انتخاب آهنربا: برای فاصله تا ۱۰mm از آهنربای ۳x۵mm N35/N52، برای فاصله بیشتر از آهنربای بزرگ‌تر یا قوی‌تر.

2. نصب سنسور: با چسب حرارتی یا دوطرفه در محل ثابت.

3. نصب آهنربا: روی قسمت متحرک، دقیقاً روبروی سنسور هنگام عبور.

4. تنظیم فاصله: فاصله اولیه را ۵mm در نظر بگیرید و سپس تنظیم کنید