În acest articol, vom discuta diferitele tipuri de senzori de temperatură și modul în care pot fi utilizați în fiecare caz specific. Temperatura este un parametru fizic care se măsoară în grade. Este o parte esențială a oricărui proces de măsurare. Domeniile care necesită măsurători exacte ale temperaturii includ medicină, cercetare biologică, electronică, cercetarea materialelor și performanța termică a produselor electrice. Un dispozitiv utilizat pentru măsurarea cantității de energie termică care ne permite să detectăm modificările fizice ale temperaturii este cunoscut sub numele de senzor de temperatură. Sunt digitale și analogice.
Principalele tipuri de senzori
În general, există două metode pentru obținerea datelor:
1. Contact... Senzorii de temperatură de contact sunt în contact fizic cu un obiect sau substanță. Ele pot fi utilizate pentru a măsura temperatura solidelor, lichidelor sau gazelor.
2. Fără contact... Senzorii de temperatură fără contact detectează temperatura interceptând o parte din energia infraroșie emisă de un obiect sau substanță și detectând intensitatea acesteia. Ele pot fi utilizate numai pentru măsurarea temperaturii în solide și lichide. Nu sunt în măsură să măsoare temperatura gazelor datorită incolorii lor (transparență).
Simptomele defecțiunii DTOZH
Senzorul de răcire a lichidului, ca orice alt senzor, poate avea defecțiuni care vor duce vreodată la defecțiuni ale motorului.
Principalele semne care indică o defecțiune a dispozitivului:
- consum crescut de combustibil;
- evacuare slabă când motorul este rece;
- probleme cu pornirea motorului pe vreme rece.
De regulă, dacă apare o astfel de problemă, atunci senzorul nu trebuie să fie înlocuit. Problema se poate datora unui contact slăbit sau deteriorat, unei probleme de cablare sau unei scurgeri de lichid de răcire.
Uneori, un motor rece și un „cârnați”, iar viteza sa de mers în gol, sare de la valori minime la maxime pe minut, iar după câteva minute sau de la repornire, situația este corectată.
Această problemă poate fi cauzată de o defecțiune a senzorului de temperatură a lichidului de răcire.
Puteți verifica starea dispozitivului folosind un ohmmetru. În acest caz, nu este nevoie să-l deșurubați. Nu se verifică rezistența sa, ci senzorul de masă.
Când senzorul este în ordine, atunci rezistența tinde spre infinit, dacă este rupt, atunci rezistența este de 10 kΩ sau mai mică.
Tipuri de senzori de temperatură
Există multe tipuri diferite de senzori de temperatură. De la simpla comandă de pornire / oprire a unui dispozitiv termostatic la sisteme complexe de control al alimentării cu apă, cu funcția de încălzire a acesteia, utilizate în procesele de creștere a plantelor. Cele două tipuri principale de senzori, de contact și fără contact, se împart în continuare în senzori rezistenți, de tensiune și electromecanici. Cei mai utilizați trei senzori de temperatură sunt:
- Termistori
- Termocupluri de rezistență
- Termocuplu
Acești senzori de temperatură diferă între ei în ceea ce privește parametrii operaționali.
TEHNOLOGII DE DEZVOLTARE A ECHIPAMENTELOR
Lecție despre conectarea senzorilor de temperatură integrali cu ieșire analogică la controlerul Arduino. Este prezentat un proiect de lucru al termometrului și este descrisă prelucrarea programată a informațiilor de la senzorii de temperatură.
Lecția anterioară Lista lecțiilor Lecția următoare
Cu această publicație, încep o serie de lecții despre măsurarea temperaturii în sistemul Arduino. În total, sunt planificate 4 lecții pe diferite tipuri de senzori de temperatură:
- senzori de temperatura integrati cu iesire analogica - LM35, TMP35, TMP36, TMP37;
- senzori de temperatură cu siliciu din seria KTY81;
- senzori integrati cu o interfata digitala cu 1 fir - DS18B20;
- termocupluri (convertoare termoelectrice).
În fiecare lecție vă voi spune:
- pe scurt despre principiul de funcționare și parametrii senzorilor de temperatură;
- pe schemele de conectare a senzorilor de temperatură la microcontrolere;
- Vă voi spune despre procesarea software a informațiilor de la senzorii de temperatură;
- Voi da o diagramă a unui termometru bazat pe placa Arduino și software-ul pentru acesta.
Fiecare lecție va lua în considerare un proiect de termometru bazat pe funcționarea unui controler Arduino:
- în modul autonom cu ieșire de informații pe indicatorul LED;
- în modul de comunicare cu un computer, care permite nu numai afișarea temperaturii curente, ci și înregistrarea schimbărilor de temperatură cu ieșirea datelor în formă grafică.
Senzori integrali de temperatură cu ieșire analogică de tensiune.
Cu toată varietatea acestor dispozitive, următoarele calități generale sunt inerente acestora:
- tensiunea de ieșire este liniar proporțională cu temperatura;
- senzorii au un factor de scară calibrat pentru dependența tensiunii de ieșire de temperatură; nu este necesară o calibrare suplimentară.
Pur și simplu, pentru a măsura temperatura utilizând senzori de acest tip, este necesar să măsurați tensiunea la ieșire și, printr-un factor de scară, să o convertiți la temperatură.
Există mulți senzori termici care se încadrează în această categorie. Aș evidenția următoarele tipuri de senzori de temperatură:
- LM35;
- TMP35;
- TMP36;
- TMP37.
Acestea sunt cele mai frecvente dispozitive destul de precise și ieftine. Am scris articole despre acești senzori. Puteți consulta linkurile LM35 și TMP35, TMP36, TMP37. Toți parametrii, caracteristicile tehnice ale dispozitivelor, schemele tipice de conectare sunt descrise aici în detaliu.
Conectarea senzorilor de temperatură la un microcontroler.
Este cel mai convenabil să utilizați senzori în pachetul TO-92.
Schema de conectare a dispozitivelor din pachetul TO-92 arată astfel.
Toți senzorii enumerați vor funcționa conform acestei scheme. Informații despre alte scheme pentru pornirea senzorilor de temperatură pot fi găsite la linkurile LM35 și TMP35, TMP36, TMP37.
Parametrii de bază, diferențele senzorilor.
Diferențele fundamentale dintre senzorii enumerați unul de altul sunt că:
- TMP36 este singurul dintre senzorii de temperatură enumerați capabili să măsoare temperaturile negative.
- Senzorii au diferite intervale de măsurare a temperaturii.
Vorbim despre senzori de temperatură conectați conform diagramei de mai sus. De exemplu, există un circuit de comutare LM35 care vă permite să măsurați temperaturi negative. Dar este mai dificil de implementat și necesită o putere suplimentară. Este mai bine să utilizați TMP36 pentru temperaturi negative.
Am rezumat parametrii principali ai senzorilor de temperatură LM35, TMP35, TMP36, TMP37 pentru acest circuit într-un tabel.
| Un fel | Gama de măsurare a temperaturii, ° C | Decalaj de tensiune de ieșire, mV | Factor de scală, mV / ° C | Tensiunea de ieșire la +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 |
Pentru toți senzorii de temperatură, tensiunea de ieșire poate fi doar pozitivă, dar datorită prejudecății, TMP36 este capabil să măsoare temperaturile negative. Tensiunea zero la ieșirea sa corespunde unei temperaturi de -40 ° C, iar cu o tensiune de ieșire de 0,5 V, temperatura va fi 0 ° C. Consider că TMP36 este cel mai ușor de utilizat senzor analogic de temperatură I / C și le folosesc destul de mult.
Proiectul Arduino al termometrului pe senzorii de temperatură LM35, TMP35, TMP36, TMP37.
Vom dezvolta un termometru care va:
- În modul autonom, afișați valoarea temperaturii pe un indicator cu diodă emițătoare de lumină (LED) din patru cifre.
- Trimiteți temperatura curentă la computer. O puteți observa folosind monitorul de port serial Arduino IDE.
- Cu ajutorul unui program special de nivel superior (l-am scris): afișați temperatura măsurată pe un monitor de computer.
- înregistrați schimbările de temperatură și afișați-le grafic.
Circuit termometru bazat pe placa Arduino UNO R3.
Este necesar să vă conectați la placa Arduino:
- indicator LED cu patru cifre cu șapte segmente în modul multiplexat;
- senzor de temperatură TMP36 sau similar.
Am ales indicatorul LED tip GNQ-3641BUE-21. Este luminos, de dimensiuni optime pentru această sarcină. L-am conectat la placa Arduino în lecția 20. În această lecție, puteți vedea documentația pentru indicator, diagrame de conexiune. Există, de asemenea, o descriere a bibliotecii pentru controlul indicatorilor LED cu șapte segmente.
Circuitul termometrului bazat pe placa Arduino UNO R3 arată astfel.
Indicatorul LED este conectat la controler în modul multiplexat (lecția 19, lecția 20).
Senzorul de temperatură este conectat la intrarea analogică A0. Condensator C1 - blocarea sursei de alimentare a senzorului, R1 și C2 - cel mai simplu filtru analogic. Dacă senzorul de temperatură este instalat lângă microcontroler, atunci filtrul poate fi exclus din circuit.
TMP35, TMP36, TMP37 permit lucrul la o sarcină cu o capacitate de până la 10 nF și LM35 - nu mai mult de 50 pF. Prin urmare, dacă senzorul este conectat la controler cu o linie lungă cu capacitate semnificativă, atunci rezistorul R1 trebuie instalat pe partea senzorului, iar condensatorul C2 - pe partea controlorului. Condensatorul de blocare C1 este întotdeauna instalat lângă senzorul de temperatură.
În orice caz, filtrarea digitală a semnalului de la senzor va fi implementată în programul controlerului.
Pentru a-l testa, am asamblat dispozitivul pe o placă de calcul.
Calculul temperaturii.
Principiul este simplu. Pentru a calcula temperatura senzorilor LM35, TMP35, TMP37, trebuie:
- Citiți codul ADC.
- Calculați tensiunea la ieșirea senzorului ca Uout = N * Uion / 1024, unde
- Uout - tensiune la ieșirea senzorului de temperatură;
- N - cod ADC;
- Uion - tensiunea sursei de tensiune de referință (pentru circuitul nostru 5 V);
- 1024 - numărul maxim de gradații ADC (10 biți).
Formulele pentru calcularea temperaturii pentru diferiți senzori cu o tensiune de referință de 5 V arată astfel.
| Tipul senzorului | Formula pentru calcularea temperaturii T (° C), cu o tensiune de referință de 5 V, din codul ADC - 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 |
Dacă se folosește filtrarea digitală, atunci este de asemenea necesar să se ia în considerare coeficientul pentru aceasta. De asemenea, trebuie să înțelegeți că formulele sunt scrise într-o formă ușor de înțeles. Într-un program real, este mai bine să calculați în prealabil partea constantă a formulei și să o utilizați ca coeficient. Acest lucru este descris în detaliu în lecția 13. Există, de asemenea, informații despre citirea și filtrarea digitală a unui semnal analogic.
Program termometru Arduino.
Programul ar trebui să îndeplinească următoarele funcții:
- citiți valorile codurilor ADC;
- medii (filtrare digitală) pentru a crește imunitatea la zgomot;
- calculați temperatura din codul ADC;
- afișați valoarea temperaturii pe un indicator LED din patru cifre în formatul: semn;
- zeci;
- unități;
- zecimi de ° C.
Dezvoltarea programului se bazează pe principiul obișnuit:
- este implementată o întrerupere a temporizatorului cu o perioadă de 2 ms;
- în acesta are loc un proces paralel: regenerarea indicatorului LED;
- citirea codurilor ADC și media valorilor acestora;
- cronometre software.
- sincronizare de la cronometrul programului 1 sec;
Dacă citiți lecțiile anterioare, atunci totul va fi clar.
Bibliotecile MsTimer2.h și Led4Digits.h trebuie să fie conectate. Puteți descărca bibliotecile din Lecția 10 și Lecția 20. Există, de asemenea, o descriere detaliată și exemple. Vezi lecția 13 pentru măsurarea tensiunii intrărilor analogice.
Voi da imediat o schiță a programului.
// termometru, senzori LM35, TMP35, TMP36, TMP37 #include #include
#define MEASURE_PERIOD 500 // timp de măsurare, * 2 ms #define ADC_RESOLUTION 4.8828125 // Rezoluție ADC, mV (5000 mV / 1024) #define OFFSET 500. // offset tensiune de ieșire, mV (pentru TMP36) #define SCALE_FACTOR 10. / / factor de scară, mV (pentru TMP36)
int timeCount; // contor de măsurare timp lung sumA0; // variabilă pentru însumarea codurilor ADC long avarageTemp; // valoarea temperaturii medii (suma codurilor ADC, valoarea medie * 500) flag booleanTempReady; // semnul disponibilității măsurării temperaturii temperaturii plutitoare; // temperatura calculată, ° C
// indicator tip 1; rezultatele categoriilor 5,4,3,2; pini de segment 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); // setați perioada de întrerupere a temporizatorului la 2 ms MsTimer2 :: start (); // activați întreruperea temporizatorului Serial.begin (9600); // inițializează portul, viteza este 9600}
bucla nulă () {
if (flagTempReady == true) {flagTempReady = false; // datele sunt gata
// calculul temperaturii temperaturii = (avarageTemp * ADC_RESOLUTION / 500. - OFFSET) / SCALE_FACTOR;
// afișarea temperaturii pe indicator dacă (temperatura> = 0) {// temperatura pozitivă disp.print ((int) (temperatura * 10.), 4, 1); } else {// cifră negativă disp.digit [3] = 0x40; // minus este afișat disp.print ((int) (temperatura * -1 * 10.), 3, 1); } disp.digit [1] | = 0x80; // aprindeți punctul celei de-a doua cifre // transferați temperatura pe computer Serial.println (temperatura); }}
// ————————————— handler 2 ms void timerInterrupt () {disp.regen (); // regenerați indicatorul LED
// măsurarea temperaturii medii timeCount ++; // +1 contor al eșantioanelor medii sumA0 + = analogRead (A0); // însumarea codurilor ADC ale canalului A0
// verificați numărul de eșantioane medii dacă (timeCount> = MEASURE_PERIOD) {timeCount = 0; avarageTemp = sumA0; // suprasarcină valoarea medie sumA0 = 0; flagTempReady = adevărat; // semn că rezultatul este gata}}
Puteți descărca schița de pe acest link:
Înregistrați-vă și plătiți. Doar 40 de ruble. lunar pentru acces la toate resursele site-ului!
Încărcare, verificare. Pornim monitorul portului serial și verificăm datele de pe computer.
Programul este conceput pentru senzorii TMP36, dar este ușor de adaptat la alte tipuri de senzori. Pentru a face acest lucru, este suficient să schimbați valorile factorului de scală și ale compensării, specificate la începutul programului cu instrucțiunile #define.
| Tipul senzorului | Factor și părtinire |
| 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. |
Rezoluția și precizia termometrului.
Rezoluția ADC în circuitul nostru este de 5 V / 1024 = 4,88 mV.
Rezoluția termometrului:
- la un factor de scară de 10 mV / ° C (senzorii LM35, TMP35, TMP36) este mai mic de 0,5 ° C;
- la un factor de scalare de 20 mV / ° C (sonda TMP37) este mai mică de 0,25 ° C.
Parametri destul de decenți.
În ceea ce privește eroarea de măsurare, este ceva mai gravă.
Eroarea de măsurare a senzorilor înșiși este:
- nu mai mult de 0,5 ° C pentru LM35;
- nu mai mult de 1 ° C pentru TMP35, TMP36, TMP37.
Eroare de măsurare a ADC a plăcii Arduino.
În dispozitivul nostru, am folosit o tensiune de referință de 5 V, adică tensiunea de alimentare. În plăcile Arduino UNO R3, tensiunea de 5 V este formată pe regulatorul liniar NCP1117ST50. Specificațiile în format PDF pot fi vizualizate la acest link NCP117.pdf. Stabilitatea tensiunii de ieșire a acestui microcircuit este destul de ridicată - 1%.
Acestea. eroarea totală de măsurare a termometrului nu depășește 2%.
Poate fi ușor mărită măsurând tensiunea de 5 V pe placă și setând rezoluția ADC în parametru nu la 5 V, ci la o valoare mai precisă. Pe placa mea, tensiunea sa dovedit a fi 5,01 V. În programul meu, trebuie să remediați:
#define ADC_RESOLUTION 4.892578 // Rezoluție ADC, mV (5010 mV / 1024)
Utilizarea unei referințe de tensiune externă pentru placa Arduino.
Dar există o modalitate radicală de a îmbunătăți atât precizia măsurării ADC, cât și rezoluția. Aceasta este utilizarea unei referințe de tensiune externă.
Cea mai comună sursă de tensiune stabilă este LM431, TL431 etc. Urmează să scriu un articol despre acest microcircuit. Deocamdată, voi da un link către informații - LM431.pdf.
Voi da diagrama de conectare LM431 ca sursă de tensiune de referință de 2,5 V pentru placa Arduino.
În program, trebuie să schimbați linia care definește rezoluția ADC:
#define ADC_RESOLUTION 2.44140625 // Rezoluție ADC, mV (2500 mV / 1024)
Și în setup () conectați o referință de tensiune externă:
analogReference (EXTERN); // tensiunea de referință externă
Ca urmare, rezoluția va scădea de 2 ori, iar stabilitatea va scădea cu un ordin de mărime. Cu toate acestea, pentru a îmbunătăți precizia, este necesar să măsurați tensiunea reală a LM431 cu un voltmetru și să o corectați în program.
O astfel de modificare a termometrului este absolut necesară dacă dispozitivul este alimentat de la o sursă de energie nestabilizată cu o tensiune apropiată de 5 V, de exemplu, de la baterii galvanice sau de la o baterie reîncărcabilă. În acest caz, nu este nevoie să vorbim despre stabilitatea sursei de alimentare și, fără stabilizarea sursei de tensiune de referință, măsurarea va fi foarte condiționată.
Program de nivel superior pentru termometru.
Privirea la liniile de rulare a numerelor din fereastra monitorului Arduino IDE devine rapid plictisitoare. Vreau doar să văd valoarea temperaturii. În plus, pentru utilizarea practică a termometrului cu un computer, trebuie instalat software-ul Arduino IDE. Nu toate computerele o au. De asemenea, oamenii sunt deseori interesați de schimbările de temperatură, de procesul de încălzire sau răcire în timp.Aș dori să pot înregistra modificările de temperatură și să le afișez grafic.
Pentru a face acest lucru, am scris un program simplu de nivel superior care:
- afișează valoarea curentă a temperaturii;
- înregistrează schimbarea temperaturii cu o discreție de 1 sec;
- afișează informații despre schimbările de temperatură sub formă grafică.
Acest program poate fi utilizat atât cu termometrul din acest articol, cât și pentru termometrele lecțiilor ulterioare cu alte tipuri de senzori.
Programul funcționează sub sistemele de operare Windows 95, 98, XP, 7. Nu am încercat restul.
Instalarea aplicației.
- Descărcați fișierul arhivă Thermometer.zip:
Înregistrați-vă și plătiți. Doar 40 de ruble. lunar pentru acces la toate resursele site-ului!
- Dezarhivați-l în dosarul dvs. de lucru. Puteți părăsi folderul din arhiva Termometru.
Aplicația constă din două fișiere:
- Thermometer.exe - fișier executabil;
- Conf.txt - fișier de configurare.
Nu este nevoie să instalați programul, pur și simplu rulați fișierul Thermometer.exe.
Conectarea termometrului la computer.
Schimbul de date între computer și controler se realizează prin portul COM. Portul poate fi real sau virtual.
Cel mai convenabil mod este de a utiliza portul virtual, care este creat de driverul plăcii Arduino. Portul apare când placa este conectată la computer. Nu este nevoie să lansați IDE-ul Arduino. Numărul portului poate fi vizualizat: Panou de control -> Sistem -> Manager dispozitive -> Porturi (COM și LPT)
Am COM5.
Vă puteți conecta computerul printr-un fel de pod USB-UART. Folosesc module de placă USB UART PL2303. Cum să vă conectați este scris în articolul despre programul Monitorizați frigiderul pe elementul Peltier.
Dacă computerul are un port COM standard (interfață RS232), atunci nu trebuie să instalați niciun driver. Pentru a conecta controlerul în acest caz, este necesar să utilizați un convertor de nivel RS232 - TTL, microcircuite ADM232, SP232, MAX232 și altele asemenea.
Există multe opțiuni de conectare. Principalul lucru este că un port COM, virtual sau real, este format pe computer.
Prima lansare a programului.
Înainte de a porni programul, un port COM virtual trebuie să fi fost deja creat pe computer. Și întrucât portul este creat la conectarea la conectorul plăcii Arduino, aceasta înseamnă că mai întâi trebuie să conectați placa la computer.
Apoi rulați programul Thermometer.exe. Unele porturi COM sunt scrise în fișierul de configurare a programului. Programul va încerca să îl deschidă la pornire. Dacă nu funcționează, va afișa un mesaj cu numărul portului eronat.
Faceți clic pe OK și se va deschide fereastra programului. Vor exista liniuțe în loc de temperatură. Nu există date.
Selectați modul de selectare a portului din meniu (sus). Se va deschide o fereastră de selecție.
Setați numărul portului pentru placa dvs. Fiecare port are starea sa scrisă. Bineînțeles, trebuie să alegeți dintre porturile etichetate „gratuit”.
Inchide geamul. Portul COM selectat va fi salvat în fișierul de configurare și va fi apelat întotdeauna la pornirea programului. Nu este nevoie să setați portul de fiecare dată când porniți programul.
Dacă placa este pornită, programul este încărcat, totul funcționează corect, apoi o dată pe secundă un LED-cerc ar trebui să clipească în fața valorii temperaturii. Clipește când sosesc date noi.
Grefier.
Există un înregistrator în program care vă permite să observați dinamica schimbărilor de temperatură. Recorderul pornește automat la pornirea programului. Înregistrează valorile temperaturii în trepte de 1 secundă. Timpul maxim de înregistrare este de 30.000 de secunde sau 8.3 ore.
Pentru a vizualiza rezultatele înregistrării, apăsați fila meniului „Recorder”.
Eu am încălzit senzorul cu un fier de lipit.
Puteți mări fragmentul selectând o zonă dreptunghiulară cu butonul drept al mouse-ului apăsat. Zona trebuie selectată de la stânga la dreapta, de sus în jos.
Selectând o zonă cu mouse-ul de la stânga la dreapta, de jos în sus, veți reveni la afișarea tuturor informațiilor grafice. E simplu.
Acest program va fi utilizat în următoarele trei lecții cu alte tipuri de proiecte de măsurare a temperaturii.
În următoarea lecție, vom măsura temperatura folosind senzori de siliciu din seria KTY81.
Lecția anterioară Lista lecțiilor Lecția următoare
Susțineți proiectul
2
Autor al publicației
offline 1 oră
Edward
139
Comentarii: 1585 Postări: 161 Înscriere: 13-12-2015
Termistor
Un termistor este un rezistor sensibil care își schimbă rezistența fizică cu temperatura. De obicei, termistoarele sunt fabricate dintr-un material semiconductor ceramic, cum ar fi cobalt, mangan sau oxid de nichel și sunt acoperite cu sticlă. Sunt mici discuri plate, sigilate, care reacționează relativ rapid la orice schimbare de temperatură.
Datorită proprietăților semiconductoare ale materialului, termistoarele au un coeficient de temperatură negativ (NTC), adică rezistența scade odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, există și termistori PTC a căror rezistență crește odată cu creșterea temperaturii.
Programul termistorului
Avantajele termistorilor
- Viteză mare de răspuns la schimbările de temperatură, precizie.
- Cost scăzut.
- Rezistență mai mare în intervalul de la 2.000 la 10.000 ohmi.
- Sensibilitate mult mai mare (~ 200 ohm / ° C) într-un interval limitat de temperatură de până la 300 ° C.
Rezistență versus temperatură
Dependența rezistenței de temperatură este exprimată prin următoarea ecuație:
Unde A, B, C - acestea sunt constante (furnizate de termenii de calcul), R - rezistență în ohmi, T - temperatura în Kelvin. Puteți calcula cu ușurință modificarea temperaturii dintr-o schimbare a rezistenței sau invers.
Cum se folosește un termistor?
Termistoarele sunt evaluate pentru valoarea lor rezistivă la temperatura camerei (25 ° C). Un termistor este un dispozitiv rezistiv pasiv, deci necesită producerea monitorizării tensiunii de ieșire curente. De regulă, acestea sunt conectate în serie cu stabilizatori adecvați formând un divizor de tensiune de rețea.
Exemplu: Luați în considerare un termistor cu o valoare a rezistenței de 2,2 K la 25 ° C și 50 ohmi la 80 ° C. Termistorul este conectat în serie cu un rezistor de 1 kΩ printr-o alimentare de 5 V.
Prin urmare, tensiunea sa de ieșire poate fi calculată după cum urmează:
La 25 ° C, RNTC = 2200 ohmi;
La 80 ° C, RNTC = 50 ohmi;
Cu toate acestea, este important să rețineți că la temperatura camerei, valorile standard ale rezistenței sunt diferite pentru termistori diferiți, deoarece sunt neliniari. Un termistor are o schimbare exponențială a temperaturii și, prin urmare, o constantă beta, care este utilizată pentru a calcula rezistența sa pentru o anumită temperatură. Tensiunea de ieșire a rezistorului și temperatura sunt legate liniar.
Conectarea senzorului DS18B20 la microcontroler
Diagrama tipică pentru conectarea senzorilor DS18B20 la un microcontroler:
După cum puteți vedea din diagramă, senzorul (sau senzorii) DS18B20 sunt conectați la microcontroler, dacă au o sursă de alimentare comună, cu trei conductori: - concluzia numărul 1 - fir comun (masă, pământ) - concluzia numărul 2 - aka DQ, prin care are loc comunicarea între MK și DS18B20, este conectată la orice ieșire a oricărui port al MK. Pinul DQ trebuie să fie „tras în sus” prin rezistor până la sursa de alimentare pozitivă - concluzia nr. 3 - sursa de alimentare a senzorului - +5 volți Dacă dispozitivul folosește mai mulți senzori de temperatură, atunci aceștia pot fi conectați la diferiți pini ai portului MK, dar atunci volumul programului va crește. Este mai bine să conectați senzorii așa cum se arată în diagramă - în paralel, la un pin al portului MK. Permiteți-mi să vă reamintesc despre dimensiunea rezistenței de tracțiune: „Rezistența rezistorului trebuie aleasă dintr-un compromis între rezistența cablului utilizat și interferența externă. Rezistența rezistorului poate fi de la 5,1 la 1 kOhm. Pentru cablurile cu rezistență ridicată a conductorului, trebuie utilizată o rezistență mai mare.Și acolo unde există interferențe industriale, alegeți o rezistență mai mică și utilizați un cablu cu o secțiune transversală mai mare a firului. Pentru tăiței telefonici (4 nuclee), este necesar un rezistor de 3,3 kΩ pentru 100 de metri. Dacă utilizați „pereche răsucită”, chiar și categoria 2, lungimea poate fi mărită până la 300 de metri ”
Senzori de temperatură rezistenți
Senzorii de rezistență la temperatură (RTD) sunt fabricați din metale rare, cum ar fi platina, a căror rezistență electrică variază în funcție de temperatură.
Detectoarele rezistive de temperatură au un coeficient de temperatură pozitiv și, spre deosebire de termistoare, asigură o precizie ridicată a măsurării temperaturii. Cu toate acestea, au o sensibilitate slabă. Pt100 este cel mai disponibil senzor cu o rezistență standard de 100 ohmi la 0 ° C. Principalul dezavantaj este costul ridicat.
Avantajele unor astfel de senzori
- Gama largă de temperatură de la -200 la 650 ° C
- Furnizați o ieșire de curent de cădere mare
- Mai liniară comparativ cu termocuplurile și RTD-urile
Termocuplu
Senzorii de temperatură cu termocuplu sunt utilizați cel mai frecvent deoarece sunt exacți, funcționează pe o gamă largă de temperaturi de la -200 ° C la 2000 ° C și sunt relativ ieftini. Un termocuplu cu un fir și o priză în fotografia de mai jos:
Funcționarea termocuplului
Un termocuplu este format din două metale diferite sudate împreună pentru a produce o diferență de potențial peste temperatură. Din diferența de temperatură dintre cele două joncțiuni, se generează o tensiune care este utilizată pentru a măsura temperatura. Diferența de tensiune dintre cele două joncțiuni se numește efect Seebeck.
Dacă ambii compuși sunt la aceeași temperatură, potențialul de diferență în diferiți compuși este zero, adică V1 = V2. Cu toate acestea, dacă joncțiunile sunt la temperaturi diferite, tensiunea de ieșire relativă la diferența de temperatură dintre cele două joncțiuni va fi egală cu diferența lor V1 - V2.
Verificare completă a senzorului
Pentru aceasta, veți avea nevoie, din nou, de un multimetru și un termometru care să poată fi scufundat în apă și să arate până la 100 ° C. Ordin de executare:
- Conectați firele multimetrului la contactele senzorului.
- Scufundați elementul de verificat și termometrul într-un recipient cu apă.
- Încălziți apa monitorizând temperatura și citirile multimetrului.
Verificarea senzorului de temperatură a lichidului de răcire
După cum ați văzut deja din tabel, rezistența senzorului se modifică odată cu temperatura. Dacă se potrivesc cu masa, el este bine. Când valorile rezistenței se schimbă, nu ar trebui să existe salturi ascuțite - acesta este, de asemenea, un semn al unei defecțiuni. Dacă nu aveți un termometru adecvat, puteți testa numai cu apă clocotită, adică la 100 ° C. Rezistența în acest caz ar trebui să fie aproximativ egală cu 180 ohmi.
