用 JSN-SR04T 做水塔水位监控器：Arduino 完整教程

想知道屋顶水塔几时快见底？把 JSN-SR04T 的 probe 装在水塔盖上、朝下对着水面——它测出到水面的距离，Arduino Uno 把距离换算成百分比，显示在小小的 OLED 上，水位跌破 20% 就响 buzzer 提醒你。只有黑色 probe 防水，蓝色驱动板必须放在水塔外保持干燥。

为什么要用 JSN-SR04T，不用普通的 HC-SR04？

JSN-SR04T 传感器分成两部分：一个完全密封的黑色圆柱形 probe（IP67 防护等级），接在一条带白色 2-pin 插头的长线上；另一块是独立的蓝色驱动板，带 4 pin header。普通 HC-SR04 有两颗外露的「眼睛」，在水塔里潮湿的空气中很快就坏——做水位监测这种活，全密封的 probe 才是正解。

按 Manorshi 原厂 datasheet，这个模块在 DC 3.0–5.5V 供电下测量 21 cm 到 600 cm，trigger 和 echo 的用法与 HC-SR04 相同——超声波测距的基本原理，我们在 HC-SR04 教程里已经讲过。

probe 装在水塔哪个位置最合适？

JSN-SR04T 有一个重要限制：盲区。太近的东西它测不到——Manorshi 3.0 版 datasheet 写最小 21 cm，旧版 datasheet 写 25 cm。这个数字随板子版本而不同，所以按更安全的那个来设计：把盲区当作 25 cm。

实际安装时，probe 至少要装在满水位上方 30 cm——水塔满的时候，水面仍在盲区之外，这个 offset 之后会算进代码的公式里。probe 的波束是约 75 度的宽锥形，所以要装在盖子正中，远离塔壁和进水口，免得壁面回波和进水的波纹干扰读数。

别让 probe 吊在线上——它会晃、会歪。在盖子中央按 probe 头的尺寸钻一个孔，把 probe 嵌进去，让它的面正对垂直向下，四周用 silicone sealant 或 cable gland 封好。驱动板、Uno 和 buzzer 放在水塔外阴凉干燥的盒子里；只有 probe 头穿过盖子。上屋顶作业有规矩：别一个人爬，线缆沿现有水管或结构扎牢，市电电线远离水塔。长期安装的话，用 12V 适配器从 Uno 的 DC 插座供电——插座留在屋里，只有低压 DC 线上到电子盒。

JSN-SR04T、OLED 和 buzzer 怎么接到 Uno？

JSN-SR04T 的驱动板用四个 pin——Vcc、GND、Trig、Echo——probe 线上的白色 2-pin 插头直接插到驱动板上的插座。0.91 寸 128×32 OLED 则走 I2C：在 Arduino Uno 上，I2C 引脚是 A4（SDA）和 A5（SCL）。留意这块 OLED 排针的丝印顺序：GND、VCC、SCK、SDA——这里的 SCK 就是 I2C 时钟线 SCL，只是印字不同。

元件 / 引脚	接到
JSN-SR04T Vcc	Uno 5V
JSN-SR04T GND	Uno GND
JSN-SR04T Trig	Uno D9
JSN-SR04T Echo	Uno D8
probe 线（白色 2-pin 插头）	驱动板上的插座
OLED GND	Uno GND
OLED VCC	Uno 5V
OLED SCK（即 SCL 线）	Uno A5
OLED SDA	Uno A4
Buzzer 红线（+）	Uno D7
Buzzer 黑线（−）	Uno GND

SFM-20B buzzer 是有源 piezo 型——规格标明最大 10 mA（在额定 12V 下，5V 时电流更低）——远低于 Uno 每个引脚 20 mA 的上限，所以可以直接用数字 pin 驱动，不需要三极管（不像电磁式 buzzer 那么吃电流）。它也够响，大约 95 dB——所以之后的代码响的是间歇短哔声，不是长鸣。

开工之前想看看这颗传感器配 OLED 的实际安装过程，这条短片一步一步示范：

距离怎么换算成水位百分比？

Arduino Uno 只知道一件事：probe 面到水面的距离。要把距离换成水位，需要从你自己的水塔量两个固定数字——满水距离（probe 到满水位，例如 30 cm）和空塔距离（probe 到塔底，例如 150 cm）。水深 = 空塔距离 − 读数；百分比 = 水深 ÷（空塔距离 − 满水距离）× 100。

举个例子：上面那个水塔，传感器读到 90 cm。水深 = 150 − 90 = 60 cm，百分比 = 60 ÷ (150 − 30) × 100 = 50%。安装时用卷尺量好这两个固定数字——整个系统的准确度全靠它们。

为什么读数在水塔里跳来跳去？怎么稳定它？

JSN-SR04T 在真实水塔里的读数很少安安静静。进水管一冲水面就晃，细小的波纹会把回波打散，75 度的波束锥可能扫到塔壁，水汽还会在 probe 面上结露——每一样都可能触发乱跳的读数。

最有效的解法：连取几个读数，用中位数（median），不是平均值。七个样本里混进一个 400 cm 的野值，平均值会被拉得老远；中位数只取排序后的中间值——野值直接被丢掉。对这种爱突跳的超声波数据，median 几乎稳赢。

温度也会影响声速：0°C 时约 331.5 m/s，每升高 1°C 增加约 0.6 m/s。代码按 343 m/s（约 20°C）计算；大热天水塔里的空气可以去到 40°C，读数会偏差接近 4%——每米距离大约 3 到 4 cm。对百分比显示和警报来说可以忽略；想要厘米级精度，就挑中午时分在现场校准空塔距离。

这个监控器的完整代码是什么？

这个 sketch 需要在 Arduino IDE 的 Library Manager 装两个 library：Adafruit GFX Library 和 Adafruit SSD1306（Wire 是内置的）。这块 0.91 寸模块的 I2C 地址是 0x3C。按你的水塔改好 JARAK_PENUH（满水距离）和 JARAK_KOSONG（空塔距离），sketch 就能直接用；屏幕上的提示文字维持拉丁字母字符串——SSD1306 的默认字体显示不了中文。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

Adafruit_SSD1306 oled(128, 32, &Wire, -1);

const int PIN_TRIG   = 9;
const int PIN_ECHO   = 8;
const int PIN_BUZZER = 7;

// 你的水塔尺寸——按实际改这两个值
const float JARAK_PENUH  = 30.0;   // cm：probe 到满水位（保持在 25 cm 盲区之外）
const float JARAK_KOSONG = 150.0;  // cm：probe 到塔底

const int AMBANG_ALARM = 20;   // 低于 20% buzzer 开始响
const int AMBANG_RESET = 30;   // 回升超过 30% 才重新安静（迟滞）
const int BIL_SAMPEL   = 7;    // 取中位数的采样次数

bool alarmAktif = false;

float bacaJarakSekali() {
  digitalWrite(PIN_TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(PIN_TRIG, HIGH);
  delayMicroseconds(10);                    // 按 datasheet 给 10us 触发脉冲
  digitalWrite(PIN_TRIG, LOW);
  unsigned long tempoh = pulseIn(PIN_ECHO, HIGH, 40000UL);
  if (tempoh == 0) return -1.0;             // 没收到回波
  return tempoh * 0.0343 / 2.0;             // 343 m/s（约 20°C）
}

float bacaJarakMedian() {
  float sampel[BIL_SAMPEL];
  int n = 0;
  for (int i = 0; i < BIL_SAMPEL; i++) {
    float j = bacaJarakSekali();
    if (j > 0) {
      int k = n;                            // 升序插入排序
      while (k > 0 && sampel[k - 1] > j) {
        sampel[k] = sampel[k - 1];
        k--;
      }
      sampel[k] = j;
      n++;
    }
    delay(60);                              // 等旧回波先消散
  }
  if (n == 0) return -1.0;
  return sampel[n / 2];                     // 中间值 = 中位数
}

void setup() {
  pinMode(PIN_TRIG, OUTPUT);
  pinMode(PIN_ECHO, INPUT);
  pinMode(PIN_BUZZER, OUTPUT);
  oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);   // 0.91 寸模块的 I2C 地址
  oled.clearDisplay();
  oled.display();
}

void loop() {
  float jarak = bacaJarakMedian();
  oled.clearDisplay();
  oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);

  if (jarak < 0) {
    oled.setTextSize(1);
    oled.setCursor(0, 12);
    oled.print(F("Tiada bacaan sensor"));   // 无读数——检查 probe 插头和接线
    oled.display();
    return;
  }

  // 把距离换算成水深和百分比
  float julat = JARAK_KOSONG - JARAK_PENUH;
  float dalamAir = JARAK_KOSONG - jarak;
  dalamAir = constrain(dalamAir, 0.0, julat);
  int peratus = round(dalamAir / julat * 100.0);

  oled.setTextSize(2);                      // 左边大字显示百分比
  oled.setCursor(0, 9);
  oled.print(peratus);
  oled.print(F("%"));
  oled.setTextSize(1);                      // 右边小字显示水深
  oled.setCursor(72, 6);
  oled.print(F("Dalam:"));
  oled.setCursor(72, 18);
  oled.print(dalamAir, 0);
  oled.print(F(" cm"));
  oled.display();

  // 迟滞：低于 20% 响起，只有回升超过 30% 才停
  if (!alarmAktif && peratus < AMBANG_ALARM) alarmAktif = true;
  if (alarmAktif && peratus > AMBANG_RESET) alarmAktif = false;

  if (alarmAktif) {                         // 短哔声，不是持续长鸣
    digitalWrite(PIN_BUZZER, HIGH);
    delay(150);
    digitalWrite(PIN_BUZZER, LOW);
  }

  delay(1000);
}

留意那两个警报门槛：水位跌破 20% buzzer 开始响，但要等水位回升超过 30% 才会停。没有这种迟滞处理，水面在 20% 附近晃来晃去，buzzer 就会响响停停闹个没完。下一步很多人都会做：加 relay 和水泵，让水塔自己补水——概念和我们的 Arduino 自动浇花系统一样。

我们常看到的错误

读数一直是 0 或卡在同一个数字。多半是 probe 的白色插头没插紧在驱动板上，或者 Trig 和 Echo 接反了。把 probe 插头重新插稳，对照上表检查 Trig 接 D9、Echo 接 D8。

读数疯狂乱跳。通常是 probe 离塔壁太近，或正对着进水口的水流——移到盖子正中。如果水装太满、水面进了 25 cm 盲区，读数也会变乱码：把 probe 的位置抬高。

在桌上好好的，进了水塔就乱讲。在桌上，probe 对着又平又静的地板——理想条件。在水塔里，要确保 probe 正对垂直向下；歪几度回波就打到塔壁，不再回到 probe——所以 probe 必须稳稳嵌在盖子钻的孔里，不能吊在线上晃。

装在外面几个星期后系统就死了。几乎都是驱动板或 Uno 淋了雨、沾了露水。再说一次：只有 probe 防水——所有板子都要装在密封盒里，走线孔也要封好。

关于水塔水位传感器的常见问题

多高的水塔可以用？

JSN-SR04T 最远测到 600 cm，扣掉 30 cm 的安装 offset，5 米深的水塔也还在量程内。马来西亚住家常见的 poly 水塔多是 1 到 2 米——对这颗传感器绰绰有余。

水面晃动的话，读数会不会乱？

一般的晃动已经被代码里 7 次读数取中位数吸收掉了。如果你的水塔长期晃得厉害，把 BIL_SAMPEL 提高到 11，或在 probe 下方垂一根竖直的 PVC 管当「稳流井」（stilling well）——管里的水面比开放水面平静得多。

probe 顶得住屋顶的太阳吗？

probe 是 IP67 等级，datasheet 标明工作温度 -20°C 到 +70°C，马来西亚屋顶的热度还在范围内。真正要保护的是电子部分：驱动板和 Uno 要装在阴凉处的密封盒里，不要直接暴晒。

可以把警报发到手机吗？

Arduino Uno 没有 WiFi，所以只有 OLED 和 buzzer。升级到 ESP32，几乎一样的代码就能把通知推送到手机——看我们的 ESP32、ESP8266 和 Uno 对比挑一块合适的板。

地下水箱适合吗？

适合——原理一样：probe 装在顶盖、朝下测。只是地下水箱的空气更潮湿，probe 面更容易结露；每次保养时擦一擦 probe 面，驱动板则要留在地面以上的干燥盒子里。

最后更新：2026年8月。有问题？WhatsApp 联系我们。