Pojam: 4-žični osjetnik otpornog termometra

U ovom ćemo članku razgovarati o različitim vrstama temperaturnih senzora i o tome kako se oni mogu koristiti od slučaja do slučaja. Temperatura je fizički parametar koji se mjeri u stupnjevima. To je bitan dio svakog postupka mjerenja. Područja koja zahtijevaju precizna mjerenja temperature uključuju medicinu, biološka istraživanja, elektroniku, istraživanje materijala i toplinske performanse električnih proizvoda. Uređaj koji se koristi za mjerenje količine toplinske energije koji nam omogućuje otkrivanje fizičkih promjena temperature poznat je kao temperaturni senzor. Oni su digitalni i analogni.

Glavne vrste senzora

Općenito postoje dvije metode za dobivanje podataka:

1. Kontakt... Kontaktni temperaturni senzori su u fizičkom kontaktu s predmetom ili tvari. Mogu se koristiti za mjerenje temperature krutina, tekućina ili plinova.

2. Beskontaktno... Nekontaktni temperaturni senzori detektiraju temperaturu presretanjem dijela infracrvene energije koju emitira objekt ili tvar i osjetom njenog intenziteta. Mogu se koristiti samo za mjerenje temperature u čvrstim i tekućim tijelima. Nisu u mogućnosti izmjeriti temperaturu plinova zbog svoje bezbojnosti (prozirnosti).

Vrste temperaturnih senzora

Postoji mnogo različitih vrsta temperaturnih senzora. Od jednostavnog uključivanja / isključivanja upravljanja termostatskim uređajem do složenih upravljačkih sustava opskrbe vodom, s funkcijom zagrijavanja, koji se koriste u procesima uzgoja biljaka. Dvije glavne vrste senzora, kontaktni i nekontaktni, dalje se dijele na otporne, naponske i elektromehaničke senzore. Tri najčešće korištena temperaturna senzora su:

• Termistori
• Otporni termoelementi
• Termoelement

Ti se temperaturni senzori međusobno razlikuju u pogledu radnih parametara.

TEHNOLOGIJE RAZVOJA OPREME

Lekcija o povezivanju integriranih temperaturnih senzora s analognim izlazom na Arduino kontroler. Predstavljen je radni nacrt termometra i opisana programirana obrada podataka s temperaturnih senzora.

Prethodna lekcija Popis lekcija Sljedeća lekcija

Ovom publikacijom započinjem seriju lekcija o mjerenju temperature u Arduino sustavu. Ukupno su planirane 4 lekcije o različitim vrstama temperaturnih senzora:

• integrirani temperaturni senzori s analognim izlazom - LM35, TMP35, TMP36, TMP37;
• silicijski temperaturni senzori serije KTY81;
• integrirani senzori s 1-žičnim digitalnim sučeljem - DS18B20;
• termoelementi (termoelektrični pretvarači).

U svakoj lekciji reći ću vam:

• ukratko o principu rada i parametrima temperaturnih senzora;
• o shemama spajanja temperaturnih senzora na mikrokontrolere;
• Reći ću vam o softverskoj obradi podataka s temperaturnih senzora;
• Dat ću dijagram termometra na temelju ploče Arduino i softvera za njega.

Svaka lekcija razmotrit će projekt termometra koji se temelji na Arduino kontroleru koji radi:

• u samostalnom načinu rada s izlazom informacija na LED indikatoru;
• u načinu komunikacije s računalom, koji omogućuje ne samo prikaz trenutne temperature, već i registriranje promjena temperature s izlazom podataka u grafičkom obliku.

Integrirani temperaturni senzori s analognim naponskim izlazom.

Uz svu raznolikost ovih uređaja, svojstvene su im sljedeće opće osobine:

• izlazni napon je linearno proporcionalan temperaturi;
• senzori imaju kalibrirani faktor razmjera za ovisnost izlaznog napona o temperaturi, dodatna kalibracija nije potrebna.

Jednostavno rečeno, za mjerenje temperature pomoću senzora ove vrste potrebno je izmjeriti napon na izlazu i, preko faktora razmjere, pretvoriti ga u temperaturu.

Mnogo je termalnih senzora koji spadaju u ovu kategoriju. Istaknuo bih sljedeće vrste temperaturnih senzora:

• LM35;
• TMP35;
• TMP36;
• TMP37.

To su najčešći, prilično točni, jeftini uređaji. Napisao sam članke o tim senzorima. Možete pogledati poveznice LM35 i TMP35, TMP36, TMP37. Tamo su detaljno opisani svi parametri, tehničke karakteristike uređaja, tipične sheme povezivanja.

Spajanje temperaturnih senzora na mikrokontroler.

Najprikladnije je koristiti senzore u paketu TO-92.

Shema ožičenja uređaja u paketu TO-92 izgleda ovako.

Svi navedeni senzori će raditi prema ovoj shemi. Informacije o ostalim shemama uključivanja temperaturnih senzora mogu se naći na poveznicama LM35 i TMP35, TMP36, TMP37.

Osnovni parametri, razlike senzora.

Osnovne razlike između navedenih senzora međusobno su sljedeće:

• TMP36 je jedini od navedenih temperaturnih senzora koji može mjeriti negativne temperature.
• Senzori imaju različit raspon mjerenja temperature.

Govorimo o temperaturnim senzorima povezanim prema gornjem dijagramu. Na primjer, postoji sklopni krug LM35 koji vam omogućuje mjerenje negativnih temperatura. Ali to je teže provesti i zahtijeva dodatnu snagu. Bolje je koristiti TMP36 za negativne temperature.

U tablici sam sažeo glavne parametre temperaturnih senzora LM35, TMP35, TMP36, TMP37 za ovaj krug.

Tip	Područje mjerenja temperature, ° C	Pomak izlaznog napona, mV	Faktor skale, mV / ° C	Izlazni napon na +25 ° C, mV
LM35, LM35A	0 … + 150	0	10	250
LM35C, LM35CA	0 … + 110	0	10	250
LM35D	0 … + 100	0	10	250
TMP35	+ 10 … + 125	0	10	250
TMP36	— 40 … + 125	500	10	750
TMP37	+ 5 … + 100	0	20	500

Za sve temperaturne senzore izlazni napon može biti samo pozitivan, ali zbog pristranosti TMP36 može mjeriti negativne temperature. Nulti napon na njegovom izlazu odgovara temperaturi od -40 ° C, a s izlaznim naponom od 0,5 V temperatura će biti 0 ° C. Smatram da je TMP36 najprihvatljiviji analogni senzor temperature I / C i koristim ih prilično široko.

Arduino projekt termometra na temperaturnim senzorima LM35, TMP35, TMP36, TMP37.

Razvit ćemo termometar koji će:

• U samostalnom načinu rada prikazujte vrijednost temperature na četveroznamenkastom sedmosegmentnom indikatoru svjetlosne diode (LED).
• Pošaljite trenutnu vrijednost temperature računalu. Možete ga promatrati pomoću monitora serijskog porta Arduino IDE.
• Uz pomoć posebnog programa najviše razine (napisao sam ga): prikažite izmjerenu temperaturu na monitoru računala.
• registrirati promjene temperature i prikazati ih grafički.

Krug termometra na bazi ploče Arduino UNO R3.

Potrebno je spojiti na ploču Arduino:

• četveroznamenkasti sedmosegmentni LED indikator u multipleksiranom načinu;
• senzor temperature TMP36 ili sličan.

Odabrao sam LED indikator tipa GNQ-3641BUE-21. Svijetla je, veličine optimalne za ovaj zadatak. Priključili smo ga na ploču Arduino u lekciji 20. U ovoj lekciji možete vidjeti dokumentaciju za indikator, dijagrame povezivanja. Tu je i opis knjižnice za upravljanje sedmerosegmentnim LED indikatorima.

Krug termometra zasnovan na ploči Arduino UNO R3 izgleda ovako.

LED indikator povezan je s kontrolerom u multipleksiranom načinu (lekcija 19, lekcija 20).

Osjetnik temperature spojen je na analogni ulaz A0. Kondenzator C1 - blokira napajanje senzora, R1 i C2 - najjednostavniji analogni filtar. Ako je senzor temperature instaliran u blizini mikrokontrolera, tada se filtar može izuzeti iz kruga.

TMP35, TMP36, TMP37 omogućuju rad na opterećenju kapaciteta do 10 nF, a LM35 - ne više od 50 pF.Stoga, ako je senzor povezan s regulatorom s dugačkim vodom značajnog kapaciteta, tada otpor R1 mora biti instaliran na strani senzora, a kondenzator C2 na strani regulatora. Kondenzator za blokiranje C1 uvijek je instaliran pored temperaturnog osjetnika.

U svakom slučaju, digitalno filtriranje signala sa senzora bit će implementirano u program kontrolera.

Da bih ga isprobao, sklopio sam uređaj na ploču za ploču.

Proračun temperature.

Princip je jednostavan. Da biste izračunali temperaturu senzora LM35, TMP35, TMP37, morate:

• Pročitajte ADC kod.
• Izračunajte napon na izlazu senzora kao Uout = N * Uion / 1024, gdje
• Uout - napon na izlazu osjetnika temperature;
• N - ADC kod;
• Uion - napon referentnog izvora napona (za naš krug 5 V);
• 1024 - maksimalni broj ADC gradacija (10 bitova).

Podijelite napon na izlazu senzora s faktorom skale.

Za TMP36 osjetnik oduzmite napon prednapona (0,5 V) prije dijeljenja s faktorom skale.

Formule za izračunavanje temperature za različite senzore s referentnim naponom od 5 V izgledaju ovako.

Tip senzora	Formula za izračunavanje temperature T (° C), s referentnim naponom od 5 V, iz ADC koda - N.
LM35, TMP35	T = (N * 5/1024) / 0,01
TMP36	T = (N * 5/1024 - 0,5) / 0,01
TMP37	T = (N * 5/1024) / 0,02

Ako se koristi digitalno filtriranje, tada je također potrebno uzeti u obzir koeficijent za njega. Također morate razumjeti da su formule napisane u lako razumljivom obliku. U stvarnom programu bolje je konstantni dio formule izračunati unaprijed i koristiti ga kao koeficijent. To je detaljno opisano u lekciji 13. Također postoje informacije o čitanju i digitalnom filtriranju analognog signala.

Program termometra Arduino.

Program bi trebao obavljati sljedeće funkcije:

• pročitati vrijednosti ADC kodova;
• prosječno ih izračunavati (digitalno filtriranje) kako bi se povećala imunost na buku;
• izračunati temperaturu iz ADC koda;
• prikazati vrijednost temperature na četveroznamenkastom LED indikatoru u formatu: znak;
• desetice;
• jedinice;
• desetinke ° C.

prenesite vrijednost temperature na računalo u formatu znakova jednom u sekundi.

Razvoj programa temelji se na uobičajenom principu:

• implementiran je tajmer s prekidom od 2 ms;
• u njemu se događa paralelni proces: regeneracija LED indikatora;
• čitanje ADC kodova i usrednjavanje njihovih vrijednosti;
• softverski timeri.

U osnovi se događa asinkroni proces:

sinkronizacija iz programskog tajmera 1 sek;

izračun temperature;

prijenos vrijednosti temperature na računalo.

Ako pročitate prethodne lekcije, tada će sve biti jasno.

Knjižnice MsTimer2.h i Led4Digits.h moraju biti povezane. Knjižnice možete preuzeti s lekcije 10 i lekcije 20. Tu su i detaljan opis i primjeri. Pogledajte lekciju 13 za mjerenje napona analognih ulaza.

Odmah ću dati skicu programa.

// termometar, senzori LM35, TMP35, TMP36, TMP37 #include #include

#define MEASURE_PERIOD 500 // vrijeme mjerenja, * 2 ms #define ADC_RESOLUTION 4.8828125 // ADC razlučivost, mV (5000 mV / 1024) #define OFFSET 500. // pomak izlaznog napona, mV (za TMP36) #define SCALE_FACTOR 10. / / faktor ljestvice, mV (za TMP36)

int timeCount; // brojač vremena mjerenja duga sumA0; // varijabla za zbrajanje ADC kodova long avarageTemp; // prosječna vrijednost temperature (zbroj ADC kodova, prosječna vrijednost * 500) boolean flagTempReady; // znak spremnosti za mjerenje temperature float temperature; // izračunata temperatura, ° C

// tip indikatora 1; izlazi kategorija 5,4,3,2; segmentne igle 6,7,8,9,10,11,12,13 Led4Digits disp (1, 5,4,3,2, 6,7,8,9,10,11,12,13);

void setup () {MsTimer2 :: set (2, timerInterrupt); // postavimo razdoblje prekida tajmera na 2 ms MsTimer2 :: start (); // omogući prekid odbrojavanja Serial.begin (9600); // inicijalizacija porta, brzina 9600}

petlja void () {

if (flagTempReady == true) {flagTempReady = false; // podaci su spremni

// izračunavanje temperature temperature = (avarageTemp * ADC_RESOLUTION / 500. - OFFSET) / SCALE_FACTOR;

// prikaz temperature na indikatoru if (temperatura> = 0) {// pozitivna temperatura disp.print ((int) (temperatura * 10.), 4, 1); } else {// negativna temperatura disp.digit [3] = 0x40; // prikazuje se minus disp.print ((int) (temperatura * -1 * 10.), 3, 1); } disp.digit [1] | = 0x80; // svijetli točka druge znamenke // prenos temperature na računalo Serial.println (temperatura); }}

// ————————————— rukovatelj prekidom 2 ms void timerInterrupt () {disp.regen (); // regenerira LED indikator

// mjerenje prosječne temperature timeCount ++; // +1 brojač prosječnih uzoraka sumA0 + = analogRead (A0); // sumiranje kodova A0 ADC kanala

// provjeravamo broj prosječnih uzoraka if (timeCount> = MEASURE_PERIOD) {timeCount = 0; avarageTemp = sumA0; // preoptereti srednju vrijednost sumA0 = 0; flagTempReady = true; // potpiši da je rezultat spreman}}

Skicu možete preuzeti s ove poveznice:

Registrirajte se i platite. Samo 40 rubalja. mjesečno za pristup svim resursima web mjesta!

Učitavanje, provjeravanje. Pokrećemo monitor serijskog porta i provjeravamo podatke na računalu.

Program je dizajniran za TMP36 senzore, ali ga je lako prilagoditi drugim vrstama senzora. Da biste to učinili, dovoljno je promijeniti vrijednosti faktora razmjera i odstupanja, navedene na početku programa izrazima #define.

Tip senzora	Čimbenik i pristranost
LM35, TMP35	#define OFFSET 0. #define SCALE_FACTOR 10.
TMP36	#define OFFSET 500. #define SCALE_FACTOR 10.
TMP37	#define OFFSET 0. #define SCALE_FACTOR 20.

Razlučivost i točnost termometra.

Razlučivost ADC-a u našem krugu je 5 V / 1024 = 4,88 mV.

Razlučivost termometra:

• pri faktoru skale od 10 mV / ° C (LM35, TMP35, TMP36 senzori) je manje od 0,5 ° C;
• pri faktoru skaliranja od 20 mV / ° C (sonda TMP37) manje je od 0,25 ° C.

Sasvim pristojni parametri.

Što se tiče pogreške u mjerenju, ona je nešto gora.

Pogreška mjerenja samih senzora je:

• ne više od 0,5 ° C za LM35;
• ne više od 1 ° C za TMP35, TMP36, TMP37.

Pogreška mjerenja ADC ploče Arduino.

U našem smo uređaju koristili referentni napon od 5 V, tj. napon napajanja. Na pločama Arduino UNO R3, napon od 5 V formira se na linearnom regulatoru NCP1117ST50. Specifikacije u PDF formatu mogu se pogledati na ovoj poveznici NCP117.pdf. Stabilnost izlaznog napona ovog mikrovezja prilično je visoka - 1%.

Oni. ukupna pogreška mjerenja termometra nije veća od 2%.

Može se malo povećati mjerenjem napona od 5 V na ploči i podešavanjem ADC razlučivosti u parametru ne na 5 V, već na precizniju vrijednost. Ispalo je da je na mojoj ploči napon 5,01 V. U mom programu morate popraviti:

#define ADC_RESOLUTION 4.892578 // ADC rezolucija, mV (5010 mV / 1024)

Korištenje vanjskog referentnog napona za ploču Arduino.

Ali postoji radikalan način za poboljšanje i točnosti i razlučivosti ADC mjerenja. Ovo je uporaba vanjske referentne vrijednosti napona.

Najčešći izvor stabilnog napona je LM431, TL431 itd. Napisat ću članak o ovom mikrovezju. Za sada ću dati poveznicu na informacije - LM431.pdf.

Dati ću sklopni krug LM431 kao referentni napon od 2,5 V za Arduino ploču.

U programu morate promijeniti redak koji određuje razlučivost ADC-a:

#define ADC_RESOLUTION 2.44140625 // ADC rezolucija, mV (2500 mV / 1024)

A u setup () spojite vanjsku referencu napona:

analogReference (EXTERNAL); // vanjski referentni napon

Kao rezultat toga, razlučivost će se smanjiti za 2 puta, a stabilnost će se smanjiti za red veličine. Svejedno, za poboljšanje točnosti potrebno je voltmetrom izmjeriti stvarni napon LM431 i ispraviti ga u programu.

Takva je izmjena termometra prijeko potrebna ako se uređaj napaja iz nestabiliziranog izvora napajanja naponom blizu 5 V, na primjer iz galvanskih baterija ili punjive baterije. U ovom slučaju ne treba govoriti o stabilnosti napajanja, a bez stabilizacije referentnog izvora napona, mjerenje će biti vrlo uvjetovano.

Program toplomjera najviše razine.

Gledanje tekućih linija brojeva u prozoru Arduino IDE monitora brzo postaje dosadno. Samo želim vidjeti vrijednost temperature. Uz to, za praktičnu upotrebu termometra s računalom mora se instalirati Arduino IDE softver. Nemaju ga sva računala. Također, ljude često zanimaju promjene temperature, proces zagrijavanja ili hlađenja tijekom vremena. Volio bih biti u mogućnosti registrirati promjene temperature i prikazati ih grafički.

Da bih to učinio, napisao sam jednostavan program najviše razine koji:

• prikazuje trenutnu vrijednost temperature;
• registrira promjenu temperature s diskretnošću od 1 sekunde;
• prikazuje informacije o promjenama temperature u grafičkom obliku.

Ovaj se program može koristiti i s termometrom iz ovog članka i za termometre za naredne lekcije s drugim vrstama senzora.

Program radi pod operativnim sustavima Windows 95, 98, XP, 7. Ostalo nisam isprobao.

Instaliranje aplikacije.

• Preuzmite arhivsku datoteku Thermometer.zip:

Registrirajte se i platite. Samo 40 rubalja. mjesečno za pristup svim resursima web mjesta!

• Otpakirajte ga u radnu mapu. Mapu možete napustiti iz arhive termometra.

Aplikacija se sastoji od dvije datoteke:

• Thermometer.exe - izvršna datoteka;
• Conf.txt - konfiguracijska datoteka.

Nije potrebno instalirati program, samo pokrenite datoteku Thermometer.exe.

Spajanje termometra na računalo.

Razmjena podataka između računala i kontrolera vrši se putem COM porta. Luka može biti stvaran ili virtualni.

Najprikladniji način je korištenje virtualne luke koju kreira upravljački program ploče Arduino. Port se pojavljuje kad je ploča spojena na računalo. Ne trebate pokretati Arduino IDE. Broj porta se može vidjeti: Upravljačka ploča -> Sustav -> Upravitelj uređaja -> Portovi (COM i LPT)

Imam COM5.

Možete povezati računalo putem neke vrste USB-UART mosta. Koristim PL2303 USB UART Board module. Kako se spojiti napisano je u članku o programu Nadzor hladnjaka na Peltierovom elementu.

Ako računalo ima standardni COM priključak (sučelje RS232), tada ne morate instalirati upravljačke programe. Za spajanje kontrolera u ovom slučaju potrebno je koristiti pretvarač razine RS232 - TTL, mikroveznice ADM232, SP232, MAX232 i slično.

Postoji mnogo mogućnosti povezivanja. Glavna stvar je da se na računalu formira COM port, virtualni ili stvaran.

Prvo pokretanje programa.

Prije pokretanja programa, na računalu je već trebao biti kreiran virtualni COM port. A budući da se port stvara prilikom spajanja na priključak Arduino ploče, to znači da prvo morate spojiti ploču na računalo.

Zatim pokrenite program Thermometer.exe. Neki COM port zapisan je u datoteci za konfiguraciju programa. Program će ga pokušati otvoriti pri pokretanju. Ako ne uspije, prikazat će poruku s brojem pogrešnog priključka.

Pritisnite U redu i otvorit će se prozor programa. Bit će crtice umjesto temperature. Nema podataka.

Odaberite način odabira porta s izbornika (gore). Otvorit će se prozor za odabir.

Postavite broj porta za svoju ploču. Svaka luka ima napisano svoje stanje. Naravno, trebate birati između luka s oznakom "besplatno".

Zatvori prozor. Odabrani COM port spremit će se u konfiguracijsku datoteku i uvijek će biti pozvan kad se program pokrene. Ne morate postavljati port svaki put kad pokrenete program.

Ako je ploča uključena, program je učitan, sve funkcionira ispravno, tada bi svake sekunde ispred vrijednosti temperature trebao treptati kružna LED dioda. Trepće kad stignu novi podaci.

Zapisničar.

U programu postoji snimač koji vam omogućuje promatranje dinamike promjena temperature. Snimač se automatski uključuje kad se program pokrene. Vrijednosti temperature bilježi u koracima od 1 sekunde. Maksimalno vrijeme registracije je 30 000 sekundi ili 8,3 sata.

Za prikaz rezultata snimanja pritisnite karticu izbornika "Snimač".

Upravo sam ja grijao senzor lemilicom.

Fragment možete povećati odabirom pravokutnog područja pritisnutom desnom tipkom miša. Područje mora biti odabrano slijeva nadesno, od vrha do dna.

Odabirom područja mišem slijeva udesno, odozdo prema gore vratit će se prikaz svih grafičkih podataka. Jednostavno je.

Ovaj će se program koristiti u sljedeće tri lekcije s drugim vrstama projekata mjerenja temperature.

U sljedećoj ćemo lekciji mjeriti temperaturu pomoću silicijskih senzora serije KTY81.

Prethodna lekcija Popis lekcija Sljedeća lekcija

Podržite projekt

2

Autor publikacije

offline 5 dana

Edvard

139

Komentari: 1584Publikacije: 161Prijava: 13-12-2015

Termistor

Termistor je osjetljivi otpornik koji mijenja svoj fizički otpor s temperaturom. Obično su termistori izrađeni od keramičkog poluvodičkog materijala kao što je kobalt, mangan ili nikal-oksid i presvučeni su staklom. To su mali ploski zatvoreni diskovi koji relativno brzo reagiraju na bilo koju promjenu temperature.

Zbog poluvodičkih svojstava materijala, termistori imaju negativni temperaturni koeficijent (NTC), tj. otpor opada s porastom temperature. Međutim, postoje i PTC termistori čiji se otpor povećava s porastom temperature.

Termistorski raspored

Prednosti termistora

• Velika brzina reakcije na promjene temperature, točnost.
• Niska cijena.
• Veći otpor u rasponu od 2.000 do 10.000 ohma.
• Mnogo veća osjetljivost (~ 200 ohm / ° C) u ograničenom temperaturnom rasponu do 300 ° C.

Ovisnosti otpora o temperaturi

Ovisnost otpora o temperaturi izražava se sljedećom jednadžbom:

Gdje A, B, C - to su konstante (predviđene uvjetima izračuna), R - otpor u Ohmima, T - temperatura u Kelvinima. Promjenu temperature možete lako izračunati iz promjene otpora ili obrnuto.

Kako se koristi termistor?

Termistori su ocijenjeni kao otporni na sobnoj temperaturi (25 ° C). Termistor je pasivni otporni uređaj, pa zahtijeva proizvodnju nadzora trenutnog izlaznog napona. U pravilu su povezani u seriju s prikladnim stabilizatorima koji čine mrežni razdjelnik napona.

Primjer: Uzmimo u obzir termistor s vrijednošću otpora 2,2K na 25 ° C i 50 ohma na 80 ° C. Termistor je serijski povezan s otpornikom od 1 kΩ kroz napajanje od 5 V.

Stoga se njegov izlazni napon može izračunati na sljedeći način:

Na 25 ° C, RNTC = 2200 ohma;

Na 80 ° C, RNTC = 50 ohma;

Međutim, važno je napomenuti da su na sobnoj temperaturi standardne vrijednosti otpora različite za različite termistore, jer su nelinearne. Termistor ima eksponencijalnu temperaturnu promjenu, a time i beta konstantu, koja se koristi za izračunavanje njegovog otpora za zadanu temperaturu. Izlazni napon i temperatura otpornika linearno su povezani.

Povezivanje s Arduino pločom

Kao što je gore spomenuto, DS18B20 temperaturni senzor može se povezati s Arduino pločom na dva načina (izravni i parazitski). Uz to, jedan ili cijela skupina senzora može biti obješena na jedan Arduino ulaz. Počnimo s najjednostavnijom opcijom. Donja slika prikazuje krug za izravno povezivanje jednog senzora na Arduino Nano.

Slika №3 - shema izravnog spajanja pojedinog senzora

Ovdje je sve prilično jednostavno. DS18B20 napajamo sa same ploče Arduino, napajajući 5V na Vdd pin senzora. Na isti način međusobno spajamo GND iglice. Spojite, na primjer, srednji priključak toplinskog senzora na D2 pin našeg Arduino Nano-a. Izlaz podataka (DQ) možete povezati s gotovo bilo kojim Arduino ulazom, prethodno napisavši njegov broj u skici. Jedina i najvažnija točka na koju treba obratiti pažnju je prisutnost otpora od 4,7 k između plusa napajanja i podatkovne linije temperaturnog osjetnika. Ovaj otpor služi za povlačenje podatkovne linije do logičke jedinice i njegova odsutnost uzrokovat će kvar u algoritmu za razmjenu informacija. Vrijednost 4,7 k nije previše kritična i može se mijenjati u određenim granicama, glavno je da se ne zanosite.

S izravnim povezivanjem jednog senzora, sve je jasno, sada ćemo razmotriti izravno povezivanje skupine senzora na jedan pin Arduina. Slika 4 prikazuje primjer spajanja 5 senzora DS18B20. Ovaj broj može biti bilo koji i ograničen je samo vremenskim okvirom za anketiranje svakog od njih (750 ms).

Slika №4 - povezivanje skupine DS18B20 senzora

Kao što možete vidjeti sa gornje slike, apsolutno su svi senzori na sabirnici paralelno povezani i postoji jedan povlačni otpor za cijelu skupinu. Iako su promjene u krugu logične i minimalne, rad s nekoliko temperaturnih senzora malo je teži u smislu sastavljanja programa. U tom je slučaju potrebno svakom se obratiti zasebno koristeći jedinstvene adrese.O programiranju svakog od načina rada bit će riječi kasnije.

Parazitski način napajanja razlikuje se od izravnog načina rada po tome što senzori primaju napajanje izravno s podatkovne linije, bez upotrebe izravnih 5V. U tom su slučaju Vdd i GNG pinovi svakog temperaturnog osjetnika međusobno povezani. Ovaj je postupak jasnije prikazan na slici 5.

Slika 5 - povezivanje jednog senzora i skupine senzora u parazitskom načinu napajanja iz podatkovne linije.

Kao i na prethodnim dijagramima, ovdje postoji otpor od 4,7 k, koji u ovom slučaju igra dvostruku ulogu, naime: povlačenje podatkovne crte prema logičkoj vrijednosti "1" i napajanje samog senzora. Mogućnost takvog uključivanja pruža posebni sklop ugrađen u DS18B20 i međuspremnik Cpp (slika 2). Ponekad vam to omogućuje spremanje 1 žice u zajedničku petlju za spajanje skupine temperaturnih senzora, što igra značajnu ulogu u nekim projektima.

Nakon razmatranja sklopnih krugova, vrijeme je da prijeđemo na programiranje i ovdje možete ići na tri načina:

• Koristite gotove, provjerene knjižnice za rad s DS18B20;
• Komunicirajte sa senzorom izravno putem popisa instaliranih naredbi;
• Napišite vlastitu knjižnicu na niskoj razini, uključujući funkcije za prijenos podatkovnih bitova po vremenskim intervalima, dane u tehničkoj dokumentaciji.

Treća je opcija najteža i zahtijeva proučavanje velike količine informacija. U okviru ovog članka razmotrit će se prve dvije mogućnosti.

Otporni temperaturni senzori

Senzori otpornosti na temperaturu (RTD) izrađeni su od rijetkih metala, poput platine, čiji električni otpor ovisi o temperaturi.

Otporni detektori temperature imaju pozitivan temperaturni koeficijent i, za razliku od termistora, pružaju visoku točnost mjerenja temperature. Međutim, imaju lošu osjetljivost. Pt100 je najrasprostranjeniji senzor sa standardnom vrijednošću otpora od 100 ohma pri 0 ° C. Glavni nedostatak je visoka cijena.

Prednosti takvih senzora

• Širok raspon temperatura od -200 do 650 ° C
• Omogućiti izlaz velike struje pada
• Linearniji u usporedbi s termoparovima i RTD-ima

Pogledi

Senzori topline klasificirani su prema različitim kriterijima. Ovisno o instalaciji, oni su ugrađeni i vanjski.

Za električne podove

Mehaničke regulatore jednostavno je dizajnirati i održavati. Pogodni su za male prostore. Podešavanje se odvija pomoću kotača ili ključa. Neki su modeli opremljeni funkcijom zaštite od djece.

Jedini nedostatak je nedostatak precizne regulacije temperature.

Za vodene podove

Elektronički modeli idealni su za regulaciju topline vodenog poda. Mogu kontrolirati temperaturu na razini poda ili u zatvorenom. Opremljen zaslonom, upravljanje se vrši pomoću gumba. Elektronički regulator omogućuje vam točnije podešavanje temperature poda.

Za infracrvene podove

Upotreba digitalnog termostata s infracrvenim senzorom temperature može smanjiti potrošnju energije za 70%. Upravljanje se provodi pomoću dodirnog zaslona.

Skupi modeli imaju funkciju programiranja. Trošak doseže do 500 USD. Nekim se modelima može upravljati putem Interneta.

Infracrveni podovi

Infracrveni senzor temperature podnog grijanja montira se prema istom principu kao i na električnim podovima.

Postavlja se između komponenata grijanja, u plastičnu cijev. Ili 15 cm od ruba filma do grafitne trake pomoću aluminijske trake.

Termoelement

Termoelementi za temperaturu najčešće se koriste jer su precizni, rade u širokom temperaturnom rasponu od -200 ° C do 2000 ° C i relativno su jeftini. Termoelement sa žicom i utikačem na fotografiji ispod:

Rad termoelementa

Termoelement je napravljen od dva različita metala zavarena kako bi se stvorila potencijalna razlika u temperaturi.Iz temperaturne razlike između dva spoja stvara se napon koji se koristi za mjerenje temperature. Razlika napona između dva spoja naziva se Seebeckov efekt.

Ako su oba spoja na istoj temperaturi, potencijal razlike u različitim spojevima je nula, tj. V1 = V2. Međutim, ako su spojevi na različitim temperaturama, izlazni napon u odnosu na temperaturnu razliku između dva spoja bit će jednak njihovoj razlici V1 - V2.