雨滴传感器（SSM-002 + LM393）

梳状导电板 · 水的导电特性 · LM393 电压比较器 · 数字/模拟双输出

一、理论基础

1.1 器件概述

雨滴传感器是利用水的导电特性而设计的，采用梳状结构的两个导电体。当无雨时，此两个导电体是隔离的，阻值很大；有雨时，雨水使两个导电体之间导通，阻值变小。

本实验系统采用 SSM-002 梳状雨滴检测板配合 LM393 电压比较器，可同时输出模拟信号和数字信号。

1.2 工作原理

雨滴检测板（SSM-002）：

• 梳状结构的两个导电体（类似叉指电极），交替排列但互不接触
• 无雨时，两个导电体之间是空气，阻值很大（兆欧级）
• 有雨时，雨水（含有杂质，具有导电性）填充在梳齿之间，使两个导电体之间导通，阻值变小
• 雨量越大，雨水覆盖面积越大，阻值越小

LM393 电压比较器：

• 将雨滴检测板的分压电压与参考电压（阈值）进行比较
• 当雨滴检测板阻值变化导致分压电压低于阈值时，比较器输出翻转
• 电位器可调节阈值，实现不同灵敏度的数字输出
• 同时可直接采集分压点的模拟电压，实现雨量的半定量测量

1.3 关键特性

参数	规格
检测板	SSM-002 梳状雨滴检测板
比较器	LM393 双电压比较器
检测原理	水的导电特性（梳状电极间电阻变化）
输出	模拟电压（分压）+ 数字信号（比较器输出）
供电	VCC5
灵敏度	可调（电位器调节阈值）
采集	CC2530 ADC（P0.6）
应用	雨滴检测、雨量监测、自动关窗

1.4 输出特性

状态	梳状板电阻	分压电压	比较器输出
无雨（干燥）	很大（MΩ级）	高电平	高（无雨）
小雨	中等（kΩ级）	中等	取决于阈值
大雨	很小（Ω级）	低电平	低（有雨）

1.5 典型应用

• 智能晾衣架（下雨自动收衣）
• 自动关窗系统（智能家居）
• 汽车雨量感应雨刷
• 气象站（降雨检测与雨量估算）
• 农业大棚（雨天自动关棚）
• 户外设备防水报警
• 教学实验（导电特性、比较器原理）

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二、实验实例：雨滴传感器采集

2.1 实验目的

1. 掌握雨滴传感器的操作方法
2. 掌握雨滴传感器采集程序的编程方法

2.2 实验内容

在 IAR 集成开发环境中编写雨滴传感器采集程序，循环采集雨滴传感器输出的电压值，通过串口输出，判断是否有雨。

2.3 预备知识

1. 了解 C 语言的基本知识
2. 了解 IAR 中编写和调试程序的方法
3. 了解 ADC 采集和电压比较器原理

2.4 实验设备

• 硬件：WSN-V 教学实验箱（带传感器 4 扩展板）、PC 机
• 软件：Windows + IAR EW for 8051、串口调试助手、滴管/喷壶（模拟雨滴）

2.5 接口电路

SSM-002 梳状雨滴检测板与 R14（68K）、R15（1M）组成分压电路，分压点接 LM393 电压比较器的同相输入端，反相输入端接电位器调节的参考电压。比较器输出和分压模拟信号均可连接 CC2530。

电路说明：

• M2（SSM-002）为梳状雨滴检测板
• R14（68K）、R15（1M）、R18（100K）为分压/偏置电阻
• U2（LM393）为双电压比较器
• 比较器同相端（V+）接雨滴检测板分压，反相端（V-）接参考电压
• 输出经 R5（2K）+ R9（3K）分压接 P0.6（CC2530 ADC）
• 无雨开路时，检测电路模拟信号输出高电平
• 有雨短路时，检测电路模拟信号输出低电平

2.6 关键函数

void Sensor_PIN_INT(void)：对相应的 I/O 口进行配置。

uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum, uint8 DecimationRate, uint8 RefVoltage)：采集 P0.6（AIN6 通道）的模拟电压值。

雨量判断：

uint16 adc = ReadAdcValue(...);
if (adc < threshold) {
    // 电压低 → 有雨（雨水使梳状板导通，电阻变小，分压变低）
} else {
    // 电压高 → 无雨（梳状板隔离，电阻大，分压高）
}

2.7 实验步骤

1. 连接好仿真器，及带传感器 4 扩展板的通用调试母板
2. 新建工程 Rain，添加相应文件并修改工程设置
3. 创建 Rain.c 并加入到工程中
4. 编写 Rain 相关函数，循环采集雨滴传感器输出的电压值，通过串口发送
5. 编译下载运行，无雨滴和有雨滴时（用滴管滴水到检测板上），通过串口调试助手观察雨滴传感器的输出值变化

2.8 实验现象

• 无雨滴（干燥）时，串口输出高电压值（接近 VCC）
• 滴几滴水到梳状检测板上时，雨水使梳齿间导通，电阻变小，串口输出电压值明显降低
• 水量越多，覆盖面积越大，电压越低
• 水蒸发或擦干后，电压值逐渐恢复到高电平

知识点

雨滴传感器利用的是水的导电性，但纯净水（蒸馏水）几乎不导电，只有含有杂质的水（雨水、自来水）才有导电性。这是因为水中的离子（如矿物质、盐类）是导电的载流子。雨滴传感器只能检测"有无雨滴"和粗略估计雨量大小，无法精确测量降雨量（mm）。精确的降雨量测量应使用翻斗式雨量计或压电式雨量传感器。LM393 比较器的作用是将模拟信号转换为数字信号（有雨/无雨），阈值可通过电位器调节，适应不同的灵敏度需求。在智能家居中，雨滴传感器常配合电动开窗器实现"下雨自动关窗"。

内容来源：《WSN-V 物联网综合教学实验指导书》第 7 章·7.16 雨滴传感器采集实验，结合课程教学经验整理。

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