基于 Arduino 的压力传感器与数据记录器：精准空气压力监测方案

项目概述

本项目旨在构建一套基于 Arduino 的高精度空气压力监测系统，能够实时测量储气罐内的压力变化，并通过 SD 卡记录数据，配合 LCD 显示屏实时显示压力值（单位：bar 与 PSI）及时间戳。该系统适用于压缩机效率测试、气动系统监测等场景。

核心组件清单

• Arduino UNO ×1：主控板
• SKU237545 压力传感器 ×1：输出 0.5–4.5V 模拟信号，量程 0–1 MPa
• DS1307 RTC 实时时钟模块 ×1：提供精准时间戳
• I2C LCD1602 显示屏 ×1：实时显示压力与时间
• Delkin Commercial MLC SD 卡 ×1：数据存储
• 防水透明工程塑料外壳 (158×90×60mm) ×1：保护电路
• M3 尼龙黑色六角螺丝套装 (300pcs) ×1：固定组件
• ELEGOO 120 根彩色杜邦线 ×1：电路连接

软件与库依赖

• LiquidCrystal_PCF8574：I2C LCD 驱动库
• RTClib：RTC 时间读取库
• Arduino IDE 自带 SD.h：SD 卡读写

硬件接线指南

I2C 设备 (LCD 与 RTC)

A5 → SCL
A4 → SDA
5V → VCC
GND → GND

压力传感器 (SKU237545)

黄线 (信号) → A1
黑线 (GND)  → GND
红线 (VCC)  → 5V

SD 卡模块

CS  → D10
MOSI → D11
MISO → D12
SCK  → D13
VCC → 5V
GND → GND

核心代码逻辑解析

压力计算公式

传感器输出电压经 ADC 采集后，按以下公式换算为压力值：

float voltage = (sensorVal * 5.0) / 1024.0;           // ADC 电压值
float pressure_pascal = (3.0 * (voltage - 0.475)) * 1000000.0; // 帕斯卡
float pressure_bar = pressure_pascal / 10e5;          // bar
float pressure_psi = pressure_bar * 14.5038;          // PSI

校准提示：0.475 为零点偏移电压，3.0 为灵敏度系数，需根据实测标定调整。

数据记录策略

• 采样间隔：1 秒 (LOG_INTERVAL = 1000)
• 自动刷盘间隔：10 秒 (SYNC_INTERVAL = 10000)，平衡数据安全与 SD 卡寿命
• 文件命名：自动生成 LOGGER00.CSV 至 LOGGER99.CSV，避免覆盖
• CSV 格式：Date/Time, Pressure, bar, reading, psi, reading

RTC 初始化

首次使用需运行附带的 setting real time clock 代码，通过串口设置 DS3231 时间，随后主程序自动读取。

扩展建议

• 增加温度补偿：集成 DS18B20 提高精度
• 无线传输：加入 ESP8266/LoRa 实现远程监控
• 多通道扩展：利用 ADS1115 扩展 ADC 通道，同时监测多个压力点
• 报警功能：设定阈值触发蜂鸣器或继电器

故障排查