Как подключить термистор к Arduino. Какой тип термистора выбрать. Как откалибровать термистор и провести эксперимент по измерению температуры. Сравнение точности термистора и цифрового датчика DHT22. Что нужно для подключения термистора к Arduino.
Что такое термистор и зачем он нужен
Термистор (от англ. thermistor — thermal resistor) — это резистор, электрическое сопротивление которого значительно меняется при изменении его температуры. Термисторы используются для измерения температуры в различных устройствах:
- Термостаты
- Тостеры
- 3D-принтеры
- Системы контроля температуры в промышленности
- Метеостанции
Основные преимущества термисторов по сравнению с другими датчиками температуры:
- Высокая точность измерений (до 0.1°C)
- Быстрый отклик на изменение температуры
- Низкая стоимость
- Простота подключения и использования
Типы термисторов
Существует два основных типа термисторов:
- PTC (Positive Temperature Coefficient) — термисторы с положительным температурным коэффициентом. Их сопротивление увеличивается при повышении температуры.
- NTC (Negative Temperature Coefficient) — термисторы с отрицательным температурным коэффициентом. Их сопротивление уменьшается при повышении температуры.
Для измерения температуры чаще всего используются NTC-термисторы. В этой статье мы рассмотрим подключение и калибровку NTC-термистора 3950 100K.
Как работает NTC-термистор
Принцип работы NTC-термистора основан на свойстве полупроводниковых материалов изменять свое сопротивление при изменении температуры. При нагревании термистора количество свободных носителей заряда в нем увеличивается, что приводит к уменьшению сопротивления.
Зависимость сопротивления NTC-термистора от температуры описывается экспоненциальной функцией:
R = R0 * e^(B * (1/T — 1/T0))
где:
- R — сопротивление термистора при температуре T
- R0 — номинальное сопротивление термистора при температуре T0 (обычно 25°C)
- B — коэффициент термистора (указывается производителем)
- T — текущая температура в Кельвинах
- T0 — номинальная температура (обычно 298.15K или 25°C)
Подключение термистора к Arduino
Для подключения термистора к Arduino нам понадобится:
- Arduino Uno или другая совместимая плата
- NTC-термистор 3950 100K
- Резистор 100 кОм
- Макетная плата
- Соединительные провода
Схема подключения термистора к Arduino:
- Подключите один вывод термистора к пину 5V Arduino
- Соедините другой вывод термистора с аналоговым входом A0
- Подключите резистор 100 кОм между выводом термистора и GND
Таким образом мы получаем делитель напряжения, в котором термистор и резистор образуют последовательную цепь. При изменении температуры будет меняться сопротивление термистора, а следовательно и напряжение на аналоговом входе Arduino.
Калибровка термистора
Для точного измерения температуры необходимо провести калибровку термистора. Существует несколько методов калибровки, но наиболее распространенным является метод Стейнхарта-Харта.
Уравнение Стейнхарта-Харта связывает сопротивление термистора и температуру:
1/T = A + B*ln(R) + C*(ln(R))^3
где A, B и C — коэффициенты, которые определяются экспериментально.
Для калибровки термистора нужно:
- Измерить сопротивление термистора при 3-4 известных температурах
- Построить график зависимости 1/T от ln(R)
- Аппроксимировать полученные точки полиномом 3-й степени
- Определить коэффициенты A, B и C из уравнения аппроксимации
Полученные коэффициенты затем используются в скетче Arduino для вычисления температуры по измеренному сопротивлению термистора.
Эксперимент по измерению температуры
Проведем простой эксперимент по измерению температуры с помощью откалиброванного термистора. Для этого нам понадобится:
- Arduino с подключенным термистором
- Стакан с горячей водой
- Термометр для контроля температуры воды
Алгоритм эксперимента:
- Загрузите на Arduino скетч для измерения температуры термистором
- Подготовьте стакан с горячей водой (около 70-80°C)
- Опустите термистор в воду
- Запишите показания температуры с термистора и контрольного термометра каждые 30 секунд, пока вода не остынет до комнатной температуры
- Постройте график зависимости температуры от времени
Этот эксперимент позволит оценить точность и скорость реакции термистора на изменение температуры.
Сравнение термистора и цифрового датчика DHT22
Для оценки точности измерений термистора проведем сравнительный эксперимент с цифровым датчиком температуры и влажности DHT22.
Подключим DHT22 к Arduino и проведем измерения температуры одновременно термистором и DHT22 в течение нескольких часов. Затем построим графики показаний обоих датчиков и проанализируем результаты.
Ожидаемые результаты:
- Термистор должен показать более быструю реакцию на изменения температуры
- DHT22 может иметь более стабильные показания в статичных условиях
- Абсолютная погрешность измерений термистора и DHT22 не должна превышать 0.5°C
Заключение
Термисторы являются простым и недорогим способом измерения температуры с высокой точностью. Правильная калибровка и подключение термистора к Arduino позволяет создавать различные устройства для мониторинга и контроля температуры.
Основные преимущества использования термисторов:
- Низкая стоимость
- Высокая чувствительность
- Быстрый отклик
- Широкий диапазон измеряемых температур
- Простота подключения и использования с микроконтроллерами
Недостатки термисторов:
- Нелинейная характеристика
- Необходимость калибровки
- Саморазогрев при больших токах
Несмотря на некоторые недостатки, термисторы остаются одним из самых популярных датчиков температуры для любительских и профессиональных проектов на базе Arduino и других микроконтроллеров.
Подключение терморезистора к ардуино
Термистор — полупроводниковый резистор , электрическое сопротивление которого существенно зависит от температуры. При повышении температуры сопротивление снижается. Схема очень напоминает схему с кнопкой, но теперь вместо кнопки ставим термистор и соединяем его с аналоговым входом А2. Аналоговый вход может различать силу сходящего сигнала.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- ● Уроки и проекты Arduino
- Подключение термистора к arduino.
- Термистор NTC 3950 (100 кОм) и Arduino
- Модуль датчика температуры для Arduino (RCK205503)
- Термистор и Arduino
- Подключение датчиков к ардуино
- Arduino. Скетч для измерение температуры с помощью термистора NTC
- Аналоговый датчик температуры. Модуль KY-013 для Arduino
- Термистор в качестве датчика температуры
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ПОДКЛЮЧАЕМ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ К ARDUINO [Уроки Ардуино #12 ]
● Уроки и проекты Arduino
Спасибо за подсказку! Как-нибудь попробую.
А вы автор сайта temperatures. Подключаем аналоговый температурный сенсор к Arduino и калибруем его. У Arduino есть два типа температурных сенсоров — цифровые и аналоговые. Аналоговые имеют в своей основе терморезистор, или термистор — полупроводниковый резистор, у которого явно выражена зависимость сопротивления от температуры, и она представляет собой гладкую функцию.
Соответственно, измеряя его сопротивление, можно измерять температуру среды. В один из таких каналов мы и включим термистор. Однако как померить его сопротивление, если АЦП умеет измерять только напряжение? Умные ребята придумали для этого использовать схему простого делителя:. Температура меряется все равно корявенько, дает расхождение до трех градусов.
Процесс калибровки — сложная штука в плане правильного нагрева термистора и поддержания определенной температуры. Улучшение методики калибровки — подключение дополнительных термопар, создание термостатированной камеры, возможно, сильно изменят результаты в лучшую сторону.
Кстати, неплохая темя для курсовой физика-второкурсника. Если у вас есть знакомый физик-второкурсник, посоветуйте ему эту идею! Совет всем — покупая терморезистор, убедитесь в том, что вы правильно знаете его марку и модель и можете найти в даташите его параметры и таблицу.
Ярлыки: сенсор , Arduino. Вит Виз 18 декабря г. Nestor Oak 20 декабря г. Добавить комментарий. Следующее Предыдущее Главная страница. Подписаться на: Комментарии к сообщению Atom.
Подключение термистора к arduino.
В этом эксперименте мы измеряем температуру окружающей устройство среды и с помощью шкалы показываем, на сколько она превышает заданный порог. Вики Видео Форум Блог. Содержание Эксперимент Комнатный термометр. Задания для самостоятельного решения.
Сегодня мы разберем подключение к Arduino датчиков температуры из двух частей — емкостного датчика влажности и термистора.
Термистор NTC 3950 (100 кОм) и Arduino
Одним из вариантов для измерения температуры является использование термисторов. Термисторы бывают двух типов: с положительным температурным коэффициентом PTC, Positive Temperature Coefficient , то есть увеличивающие своё сопротивление с увеличением температуры, и с отрицательным NTC, Negative Temperature Coefficient — уменьшающие сопротивление с возрастанием температуры. Речь в данной статье пойдёт про вторые, и про их использования для измерения температуры в сочетании с микроконтроллерами AVR. Одним из параметров, характеризующим степень изменения сопротивления в зависимости от температуры является коэффициент температурной чувствительности , обозначаемый B. Этот коэффициент рассчитывается на основе значений сопротивления при двух конкретных значениях температур. Коэффициент B измеряется в Кельвинах и вычисляется по следующей формуле:. Поэтому формула [3] может лишь приблизительно оценить температуру. Кроме того, такая формула подразумевает сложные вычисления, которые требуют много процессорного времени, что часто является неприемлемым. Более простым и эффективным подходом является хранение таблицы, в которую заносятся предварительно рассчитанные значения, возвращаемые АЦП при тех, или иных температурах.
Модуль датчика температуры для Arduino (RCK205503)
Рассмотренный в предыдущей части обзора встроенный АЦП микроконтроллера позволяет легко подключать к плате Arduino различные аналоговые датчики, которые преобразуют измеряемые физические параметры в электрическое напряжение. Примером простейшего аналогового датчика может служить переменный резистор, подключённый к плате, как показано на рис. Он может быть любого типа, например СП рис. Номинал резистора на схеме указан ориентировочно и может быть как меньше, так и больше.
Что такое Arduino? Платформа Ардуино пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования, а также открытой архитектуре и программному коду.
Термистор и Arduino
Термистор терморезистор — это резистор, который меняет свое сопротивление с изменением температуры. Технически все резисторы являются термисторами, так как их сопротивление меняется в зависимости от температуры. Но эти изменения очень незначительны и измерить их очень сложно. Термисторы изготавливаются таким образом, чтобы сопротивление изменялось на значительную величину в зависимости от температуры. Около Ом и даже больше при изменении температуры на 1 градус по Цельсию! Существуют два вида термисторов — с NTC negative temperature coefficient — отрицательный температурный коэффициент и с PTC positive temperature coefficient — положительный температурный коэффициент.
Подключение датчиков к ардуино
Продолжаю публикацию видеоуроков, посвященных Arduino. Сегодня речь пойдет об аналоговых входах. Сопротивление такого резистора уменьшается при увеличении освещенности. Важными характеристиками терморезистора являются его номинальное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления ТКС. В видеоуроке собирается простая схема с делителем напряжения в одном из плечей которого используется фоторезистор, значение напряжения на нем считывается через аналоговый вход Arduino. Это напряжение, конечно, меняется при изменении внешней освещенности. Апогеем урока является фееричное подключение ИК-дальномера и определение с его помощью движений.
Подключение термистора к arduino. Ноябрь 25, Терморезистор ( термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое.
Arduino. Скетч для измерение температуры с помощью термистора NTC
Термистор — это резистор, сопротивление которого меняется от температуры. Термисторы бывают двух типов: с положительным и отрицательным температурным коэффициентом. У терморезистора с положительным коэффициентом при повышении температуры сопротивление возрастает, а с отрицательным коэффициентом — уменьшается. И называют их по разному: термистор, терморезистор и термосопротивление
Аналоговый датчик температуры. Модуль KY-013 для Arduino
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Подключаем терморезистор к arduino, получим температуру в градусах по Цельсию и по Фаренгейту
Для измерения температуры различных сред — воздуха, жидкостей, твёрдых веществ, современная электроника использует специальные цифровые датчики, представляющие из себя готовые модули , подключаемые не только к Arduino, но и любой аналогичной микроконтроллерной платформе. Про их ассортимент на известных китайских и не только площадках, а также возможности каждого из модулей, мы сейчас и узнаем. Этот датчик служит для точного измерения температуры. Связь с датчиком осуществляется по интерфейсу 1-Wire [], что позволяет подключить к плате Arduino несколько подобных устройств, используя один вывод микроконтроллера []. Основой модуля является микросхема ds18b20 [5]. Размер модуля 24 х 15 х 10 мм, масса 1,3 г.
Для быстрого и точного измерения в широких диапазонах температур, где дополнительно требуется точность, идеально подойдёт термистор с сопротивлением кОм.
Термистор в качестве датчика температуры
Русская поддержка phpBB. Please, in order to access our website you need to activate JavaScript in your Browser!!! How to enable JavaScript in your Browser. Поиск Расширенный поиск. Подключение термистора на 50 кОм На этом форуме Вы можете задать вопросы знатокам программы и автору. Как рассчитать второе плечё?
Как повысить скорость снятия температуры с датчика DS18B20? Работаю над неким проэктом где очень важно максимально точно поддерживать температуру. Столкнулся с Калибровка аналогово датчика температуры Помогите пожалуйста с моей проблемой.
Подключение термистора к arduino
Здраствуйте, делаю экструдер filament extruder к 3д принтеру, мне нужно управлять скоростью мотора и управлять температурой, к мотору руки еще не дошли, а вот с температурой столкнулся вот с такой проблемой:. Проблема в программе. Нашел прошивку к принтеру, вот все что с температурой связано, как найти где вычисляет температуру оно — сложно разобратся, возможно такую таблицу делать надо? Там с строки значения заданы для 10к термистора. Незадача в том, что у него В не 25 на , а 25 на
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Термистор NTC 3950 (100 кОм) и Arduino
- Ардуино: терморезистор NTC 100K
- Измерение температуры при помощи NTC термистора и микроконтроллера AVR
- Пример 15. Термистор
- Измерение температуры с помощью термистора NTC
- Arduino для начинающих. Урок 9. Подключение датчика температуры и влажности DHT11 и DHT22
- Курс Arduino — Датчики
- Термистор принцип действия. Термисторы. Программа для вычисления сопротивления термистора
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Подключаем Терморезистор К Ардуине
Термистор NTC 3950 (100 кОм) и Arduino
Спасибо за подсказку! Как-нибудь попробую. А вы автор сайта temperatures. Подключаем аналоговый температурный сенсор к Arduino и калибруем его. У Arduino есть два типа температурных сенсоров — цифровые и аналоговые. Аналоговые имеют в своей основе терморезистор, или термистор — полупроводниковый резистор, у которого явно выражена зависимость сопротивления от температуры, и она представляет собой гладкую функцию.
Соответственно, измеряя его сопротивление, можно измерять температуру среды. В один из таких каналов мы и включим термистор. Однако как померить его сопротивление, если АЦП умеет измерять только напряжение? Умные ребята придумали для этого использовать схему простого делителя:. Температура меряется все равно корявенько, дает расхождение до трех градусов.
Процесс калибровки — сложная штука в плане правильного нагрева термистора и поддержания определенной температуры. Улучшение методики калибровки — подключение дополнительных термопар, создание термостатированной камеры, возможно, сильно изменят результаты в лучшую сторону. Кстати, неплохая темя для курсовой физика-второкурсника. Если у вас есть знакомый физик-второкурсник, посоветуйте ему эту идею!
Совет всем — покупая терморезистор, убедитесь в том, что вы правильно знаете его марку и модель и можете найти в даташите его параметры и таблицу. Ярлыки: сенсор , Arduino. Вит Виз 18 декабря г. Nestor Oak 20 декабря г. Добавить комментарий. Следующее Предыдущее Главная страница. Подписаться на: Комментарии к сообщению Atom.
Ардуино: терморезистор NTC 100K
Как повысить скорость снятия температуры с датчика DS18B20? Работаю над неким проэктом где очень важно максимально точно поддерживать температуру. Столкнулся с Калибровка аналогово датчика температуры Помогите пожалуйста с моей проблемой. Мне нужно сделать таблицу зависимости сопротивления Подключение датчика температуры Всех приветствую! Проблема следующая, имеется монитор на системном блоке не знаю как он конкретно
В своих поделках часто использую терморезистор NTC 10kOm. Есть код которым пользуюсь. Но для удобности хочу оформить его в.
Измерение температуры при помощи NTC термистора и микроконтроллера AVR
Это немного дороже. Благодарю, вполне адекватная цена Наверное самый оптимальный вариант. Да, эти агрегаты зачастую и юзают Плюс еще цилиндрические нагреватели и вообще огонь. Ищите на форумах по пивоварению или аквариумистике, там используются реализации для ардуино очень часто. Вместо твердотельного реле поставите мосфет на нагревательный элемент. Да скорее всего будет силиконовая грелка на вольт, поэтому SSR даже в самый раз. У меня стоит самопал пока без ПИД, если разбираетесь в программировании ардуино выложу схему и скетч.
Пример 15. Термистор
С чтения вот этой инструкции. С таблицами можно все свести к целочисленным вычеслениям я не про код автора , а это значит, что они преимущественно будут делаться за одну или несколько машинных команд. В отличии от плавающей точки которая реализуется сотнями команд. Я этот код уже применял, например тут. Разбирался с ним тут.
Терморезистор или термистор — это такой резистор, который меняет свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры.
Измерение температуры с помощью термистора NTC
Термистор — полупроводниковый резистор , электрическое сопротивление которого существенно зависит от температуры. При повышении температуры сопротивление снижается. Схема очень напоминает схему с кнопкой, но теперь вместо кнопки ставим термистор и соединяем его с аналоговым входом А2. Аналоговый вход может различать силу сходящего сигнала. Если убрать термистор вообще, то уровень сигнала будет равен нулю, но если термистор поставить, то через него начнёт течь ток и попадать на A2 вход.
Arduino для начинающих. Урок 9. Подключение датчика температуры и влажности DHT11 и DHT22
Одним из простых типов датчиков температуры является термистор. Он довольно дешевый по сравнению с другими типами датчиков и прост в использовании, поэтому в основном его выбирают радиолюбители для создания своих проектов. Поэтому в данном материале рассмотрим, что такое термистор, и как его подключить к Arduino. Итак, Термистор представляет собой особый тип резистора, сопротивление которого зависит от температуры. Есть два противоположных по своему принципу действия типа термисторов: PTC с положительным температурным коэффициентом , где сопротивление возрастает с повышением температуры, и NTC с отрицательным температурным коэффициентом , где сопротивление уменьшается при повышении температуры. В данном примере будем работать с NTC-термистором. Для расчета сопротивления термистора можно воспользоваться простой формулой, которая называется уравнением с параметром B справедливо только для NTC-термистора. Здесь е является основание натурального логарифма, R0 является сопротивлением терморезистора, измеренное при температуре T0, а B представляет собой постоянный коэффициент, который зависит от характеристик материала, эта константа выражается в Кельвинах, и ее значение указано производителями в технической документации на конкретную модель термистора.
Термистор мы включили в известную нам схему делителя напряжения. Как нужно подключить термистор, чтобы получать на Arduino.
Курс Arduino — Датчики
Наши устройства будут взаимодействовать с окружающим миром с помощью различных датчиков. Датчики бывают аналоговыми и цифровыми. В этом уроке мы научимся подключать датчики к Arduino и считывать их показания.
Термистор принцип действия. Термисторы. Программа для вычисления сопротивления термистора
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Датчик температуры DS18B20: Обзор, подключение к Arduino и пример скетча
Терморезистор или термистор — это такой резистор, который меняет свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Положительный коэффициент означает, что с повышением температуры сопротивление термистора растёт. NTC-термистор ведет себя противоположным способом. Например, популярными являются термисторы с номиналом кОм и 10 кОм. Такие термисторы часто используют в 3D-принтерах. Среднюю же точку делителя подключим к аналоговому входу Ардуино — A0.
Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления. В данном примере с помощью термистора NTC 10K выведем на дисплей информацию о текущей температуре.
Одним из вариантов для измерения температуры является использование термисторов. Термисторы бывают двух типов: с положительным температурным коэффициентом PTC, Positive Temperature Coefficient , то есть увеличивающие своё сопротивление с увеличением температуры, и с отрицательным NTC, Negative Temperature Coefficient — уменьшающие сопротивление с возрастанием температуры. Речь в данной статье пойдёт про вторые, и про их использования для измерения температуры в сочетании с микроконтроллерами AVR. Одним из параметров, характеризующим степень изменения сопротивления в зависимости от температуры является коэффициент температурной чувствительности , обозначаемый B. Этот коэффициент рассчитывается на основе значений сопротивления при двух конкретных значениях температур.
Как с Вами Связаться? Измерение температуры термистором терморезистором. Термистор или терморезистор — это резистор активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры и который предназначен для измерения им температуры или каким либо другим способом использования этого эффекта в электронной аппаратуре.
: теория, калибровка и эксперимент — Портал производителя
Индекс сообщений блога
Введение к статье
Список деталей для экспериментальной части
Аппроксимация термисторов по методу Стейнхарта–Харта
Измерение сопротивления с помощью делителя напряжения
Выбор резистора для оптимального диапазона термистора
Эксперимент с термистором на Arduino
Сравнение DHT22 и термистора
Заключение
PCBGOGO — Производитель Спонсор этого проекта
Термистор, название которого образовано от комбинации therm al и res istor , представляет собой датчик температуры, который регистрирует изменения внутреннего сопротивления в зависимости от температуры. Термисторы часто выбирают вместо термопар, потому что они более точны, имеют более короткое время отклика и, как правило, дешевле. Для большинства приложений термисторы являются разумным и простым выбором для измерения температуры ниже 300 градусов Цельсия [подробнее о разнице между термистором и термопарой здесь ]. В нашем случае мы будем использовать термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры. Термисторы NTC чаще всего используются в коммерческих продуктах, работающих при температурах в десятки градусов, таких как термостаты, тостеры и даже 3D-принтеры. Будет использоваться термистор NTC 3950 100k, рассчитанный на сопротивление 100kOhm при 25 градусах Цельсия. В этом учебном пособии будут представлены методы связи сопротивления с температурой путем подгонки данных заводской калибровки. Производительность термистора также будет оцениваться с использованием платы Arduino и простого эксперимента по закону охлаждения Ньютона.
Увеличенная фотография термистора NTC 3950 100k. Дизайн стеклянных шариков можно увидеть на конце оголенного двойного провода.
Список деталей для экспериментальной секции
Я буду использовать термистор NTC 3950 100k, как упоминалось выше, и он будет основным компонентом, используемым в этом руководстве. Кроме того, потребуется плата Arduino вместе с датчиком температуры DHT22, если пользователь планирует полностью следовать этому эксперименту. Я добавил список деталей ниже с партнерской ссылкой от amazon:
NTC 3950 100K Thermistor — 8,99 долл. США (5 шт.) 525 шт.) [Amazon]
Макетная плата — 7,86 долл. США (6 шт.) [Amazon]
Конденсатор 10 мкФ — 17,99 долл. США (500 шт.) [Amazon]
Перемычки — 5,99 долл.
США (120 шт.) [Amazon]
Приближение Стейнхарта-Харта для термисторов
Термисторы можно аппроксимировать, приняв функцию третьего порядка, называемую калибровкой Стейнхарта-Хартора [источник на основе] :
где Т — температура, рассчитанная по изменению сопротивления термистора, Р . Коэффициенты С 0 , С 1 и С 2 необходимо найти методом нелинейной регрессии. Уравнение Стейнхарта-Харта часто упрощают и переписывают как экспоненту первого порядка:
Теперь мы видим примерный способ соотнесения Т к сопротивлению, Р . Коэффициенты а, б, в можно найти с помощью метода наименьших квадратов по данным заводской калибровки, которые можно получить у производителя. Для моего термистора я нашел заводские таблицы, которые позволили мне подобрать данные, используя приведенное выше уравнение [пример таблицы данных с таблицей].
Используя Python, я смог загрузить одну из таблиц для моего термистора и подогнать данные к экспоненциальной кривой, используя приведенную выше функцию и набор инструментов scipy «curve_fit». Полученное соотношение и коэффициенты показаны ниже:
Рис. 1: Заводская калибровка соотношения температуры и сопротивления для показаний термистора.
Теперь, когда у нас есть связь между сопротивлением провода термистора и измеренной температурой, нам нужно понять, как мы можем преобразовать сопротивление в осмысленную величину, которую мы можем измерить с помощью аналого-цифрового преобразователя, а именно, нам нужно преобразовать сопротивление в напряжение. И это объясняется в следующем разделе.
Измерение сопротивления с помощью делителя напряжения
Arduino имеет 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который измеряет значения напряжения. Поскольку наш термистор выдает сопротивление, нам нужно построить зависимость между нашим сопротивлением и напряжением, чтобы связать изменение сопротивления с напряжением. Мы можем сделать это с помощью простого делителя напряжения:
Рис. 2: Схема делителя напряжения для измерения напряжения вместо сопротивления термистора.
Для Arduino мы будем использовать 3,3 В в качестве нашего V 0 для снижения помех при измерениях термистора. Используя законы Кирхгофа, чтобы вывести соотношение между нашим входным напряжением и двумя сопротивлениями, используя следующее соотношение:
, которые мы можем переписать через сопротивление и ток общей петли:
Наконец, мы можем переписать наш ток как функцию двух сопротивлений контура:
Объединив последние два уравнения, мы можем получить представление для напряжения на втором резисторе (наш термистор):
, которое мы можем решить для В 2 , это напряжение, которое будет считывать Arduino:
а если чуть чуть:
И, наконец, классическое уравнение делителя напряжения:
Уравнение делителя напряжения чрезвычайно важно для определения сопротивления термистора, R 2 , к напряжению, считываемому Arduino. Но прежде чем мы прочитаем R 2 , мы должны сначала решить, какие R 1 мы хотим выбрать для схемы делителя напряжения. А так как мы уже знаем В 0 = 3,3В, то последним неизвестным является резистор делителя.
Выбор резистора для оптимального диапазона термистора
Это может быть неочевидно, но правильный выбор R 1 имеет решающее значение. Для этого требуется знание взаимосвязи между сопротивлением термистора и измеряемой температурой. Мы можем начать с переписывания уравнения делителя напряжения:
и если мы решим для R 1 :
Мы, конечно, можем переписать R 2 с точки зрения подходящих параметров и температуры:
И если мы предполагаем диапазон температур, мы можем взять середину диапазона температур и поставить V 2 в середине, гарантируя, что наше значение R 1 точно поместит середину температурного диапазона в середину диапазона напряжений Arduino. После того, как резистор будет рассчитан из желаемого диапазона температур, мы можем использовать следующее уравнение для прогнозирования напряжения Arduino в зависимости от температуры:
Теперь мы можем использовать параметры подгонки из уравнения термистора, полученного на заводе, и построить график, демонстрирующий реакцию напряжения на изменения температуры и сопротивление делителя напряжения, Р 1 . Используя В 0 = 3,3 В, график будет выглядеть следующим образом:
Рис. 3: Кривые отклика сопротивления делителя напряжения . Реакция напряжения термистора изменяется в зависимости от выбранного резистора делителя напряжения. Обязательно выберите резистор рядом с резистором выше для вашего конкретного желаемого диапазона температур.
Полная реализация алгоритмов и рисунков 1 и 3 реализована ниже в Python 3.6.
Эксперимент с термистором с Arduino
Теперь, когда у нас есть зависимость между напряжением, считываемым Arduino, и температурой, измеренной термистором, и мы выбрали резистор делителя напряжения, теперь мы можем проверить, работает ли система и работает ли она. наш алгоритм правильный! Правильный прогноз температуры по известным параметрам выше выглядит следующим образом:
Мы используем a, b, c из нашей подгонки выше для таблицы данных термистора. Мы также выбрали R 1 на основе желаемого диапазона температур, а V 0 устанавливается с помощью Arduino. Наконец, мы можем ввести V 2 в уравнение как переменную, которая считывается с одного из аналоговых выводов. Но прежде чем мы реализуем приведенное выше уравнение, давайте сначала подключим Arduino и термистор в сценарии с делителем напряжения:
. Рисунок 4: Arduino + Термисторная схема делителя напряжения. Также обратите внимание на внешнее опорное напряжение 3,3 В — мы выбираем 3,3 В, потому что схема делителя напряжения, скорее всего, никогда не достигнет более высоких напряжений из-за интересующего нас рабочего диапазона. Выбор 3,3 В также приводит к снижению шума для АЦП. Я также подключил конденсатор 10 мкФ к контактам 3,3 В и GND, чтобы также снизить шум.
Можно сделать несколько замечаний относительно приведенной выше схемы подключения. Во-первых, между контактами 3,3 В и GND помещается конденсатор емкостью 10 мкФ. Кроме того, важно отметить, что мы будем использовать внешнее опорное напряжение с помощью контакта 3,3 В. И причина двоякая: ожидаемое напряжение от термистора будет в диапазоне 1,5 В, а во-вторых, вывод 3,3 В имеет меньше шума, поэтому наши показания напряжения будут более стабильными, что приведет к более стабильным показаниям температуры (подробнее о опорное напряжение здесь). Код Arduino для измерения температуры с использованием наших выводов выше и проводки на рисунке 4 приведен ниже:
Приведенный выше код усредняет 10 показаний температуры для более стабильного вывода и дает показания примерно каждые 500 мс как в градусах Цельсия, так и в градусах Фаренгейта. Параметры должны быть обновлены для пользовательского термистора, а среднее значение также может быть скорректировано в зависимости от желаемой пользователем стабильности.
Конденсатор дает сглаженную температурную характеристику
Рисунок 5: Эффект сглаживания конденсатора на АЦП для показаний термистора.
В следующем разделе я сравниваю наш термистор с датчиком температуры и влажности DHT22.
Сравнение между DHT22 и термистором
В качестве простого теста я решил подключить датчик температуры и влажности DHT22, чтобы увидеть, насколько точно уравнение термистора аппроксимирует температуру на основе его сопротивления. DHT22 — это классический датчик Arduino, поэтому я ожидал, что они будут довольно близки при сравнении при комнатной температуре. Я также хотел увидеть их реакцию на повышение температуры окружающей среды и посмотреть реакцию во времени, чтобы понять, как датчики работают в сценариях с активно меняющейся температурой.
Схема подключения термистора и датчика DHT22 показана ниже.
Рис. 6: Подключение для сравнения между датчиком DHT22 и термистором.
Код Arduino для сравнения DHT22 и термистора также приведен ниже. Он использует библиотеку «SimpleDHT», которую можно установить через диспетчер библиотек.
Приведенный выше код вычисляет обе температуры и выводит их на последовательный монитор каждые 0,5 секунды. Он также усредняет каждые 10 показаний термистора. Код также выводит разницу между двумя методами датчика температуры. Ниже я нанес на график разницу температур, чтобы показать среднее отклонение между термистором и DHT22.
Разница между показаниями температуры термистора DHT22 и NTC
В среднем и в зависимости от фактической температуры разница может составлять 0,05 C — 1,5 C. И этот диапазон, вероятно, связан с несколькими вещами: АЦП на Arduino несколько шумит, даже с конденсатором и внешним опорным напряжением 3,3 В. — не говоря уже о том, что он всего 10-битный; уравнение термистора также содержит некоторую погрешность, поэтому для очень точных показаний интерполяция температуры за температурой будет наиболее точным способом обеспечения качественных результатов; и, наконец, DHT22 дополнительно несет с собой ошибку 0,5 C, поэтому мы можем ожидать, что ошибки между ними будут достигать 2 C. Таким образом, тот факт, что мы видим разницу между ними всего в 0,5 C, не так уж и плох!
Чтобы сравнить возможности двух датчиков, на графике ниже показана мощность термистора и слабость DHT22:
Разница между DHT22 и термистором во время горячего порыва
На приведенном выше графике легко увидеть мощность термистора и его способность справляться с быстро меняющимися сценариями. DHT22 рассчитан только на частоту обновления 0,5 с и на самом деле может обрабатывать только температуру окружающей среды, а не большие всплески тепла или холода. График ниже действительно иллюстрирует недостатки способности DHT22 справляться с резкими перепадами температуры. Термисторы довольно быстро реагируют на температуру, в то время как DHT22 снимает несколько показаний. DHT22 также требует некоторого времени для восстановления после периода нагрева, в первую очередь из-за его корпуса и медленного отклика компонентов.
Термистор и тепловые характеристики DHT22
Термистор является явным победителем, когда колебания температуры имеют большое значение для измерений. Вот почему их часто используют в экспериментах, где температура колеблется быстро и необходимы точные измерения.
Заключение
Рис. 7: Термистор со стеклянными шариками рядом с датчиком температуры DHT22.
В этой статье я рассказал о термисторах и о том, как реализовать их в Arduino, подгоняя данные заводской калибровки для получения точных коэффициентов для определения температуры по сопротивлению. Я также обсудил, как использовать делитель напряжения для измерения напряжения как функции сопротивления, выдаваемого термистором. И, наконец, я использовал датчик температуры DHT22, чтобы сравнить точность и преимущества использования термистора.
Термисторы используются в самых разных областях благодаря их точности, высокой чувствительности в быстро меняющихся условиях, а также недорогому и простому в использовании аппаратному обеспечению. Одной из трудностей при использовании термисторов является их нелинейный отклик, однако с качественной калибровкой и кривыми отклика нелинейные эффекты можно устранить. Есть много других экспериментов, которые можно провести с термисторами для анализа их временных характеристик, снижения нелинейных помех и исследования эффектов самонагрева. Этот проект должен был представить термисторы и их теорию, а также улучшить понимание того, почему они являются отличным выбором по сравнению с другими методами измерения температуры.
Спасибо PCBGOGO за помощь в прототипировании печатных плат и за поддержку меня в этом проекте.
Если вам понравился эксперимент, поделитесь проектом и перейдите на сайт pcbgogo. com, чтобы приобрести нестандартную печатную плату для своих собственных проектов в области электроники.
См. больше в разделе Arduino и датчики:
Arduino, анализ данных, инженерия, программирование, PythonJoshua Hrisko Seinhart-Hart, Термистор, NTC, NTC 3950, NTC 3950 100k, NTC 100k, Термистор Arduino, Уравнение термистора, Arduino Fit, Кривая Arduino, Подгонка термистора , Данные термистора, Термистор DHT22, DHT22, Arduino DHT22, Датчик Arduino, Датчик, Напряжение, Делитель напряжения, Сопротивление, Резистор, Python, Подгонка Python, Подгонка кривой Python, Python Scipy, Эксперимент с термистором, Проект термистора, Эксперимент Arduino, Проект Arduino, КонденсаторКомментарий
0 лайковКак использовать датчик температуры в ардуино
РЕКОМЕНДУЕМ ДЛЯ ВАС:
Программное обеспечение шлюза SMS
Ozeki предлагает вам выдающийся
SMS-шлюз технология. Используйте наш SMS-сервер продукты на Windows, Linux или Android
С# SMS API
Разработчики могут использовать наш C# SMS API .
для отправки SMS из C#.Net.
C# SMS API поставляется с полным
исходный код
PHP SMS API
Озеки PHP SMS-шлюз программное обеспечение может использоваться для отправки SMS с PHP
и получать SMS с помощью PHP на
Ваш сайт
SMPP SMS-шлюз
Поставщики услуг SMS используют наши Решение SMPP-шлюза ,
который предлагает высокопроизводительный сервер SMPP и SMPP клиент шлюз
с потрясающими возможностями маршрутизации
Озеки 10
Текущий документ содержит некоторую полезную информацию о датчиках температуры.
С датчиком температуры Arduino вы можете измерять температуру окружающей среды.
с достаточно высокой точностью. Документ содержит основы того, как температура
датчик работает, то вы сможете узнать, как можно использовать датчик температуры
с помощью Arduino и управляйте им со своего компьютера с помощью Ozeki 10.
Что такое датчик температуры?
Датчики температуры (термисторы) представляют собой переменные резисторы, которые изменяют свои сопротивление с температурой. Они классифицируются по тому, как их сопротивление реагирует на изменения температуры.
Как работает датчик температуры?
В термисторах с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) сопротивление уменьшается с повышение температуры. В термисторах с положительным температурным коэффициентом (PTC) сопротивление увеличивается с повышением температуры. Термисторы NTC являются наиболее распространенными, и это тип, который мы будем использовать в этом уроке. Термисторы NTC изготовлены из полупроводниковый материал (например, оксид металла или керамика), который был нагрет и спрессованы с образованием чувствительного к температуре проводящего материала.
Проводящий материал содержит носители заряда, которые позволяют току течь через него.
Высокие температуры заставляют полупроводниковый материал высвобождать больше носителей заряда. В термисторах NTC, изготовленных из оксида железа, носителями заряда являются электроны.
В термисторах из оксида никеля NTC носителями заряда являются электронные дырки.
Схема подключения датчика температуры Arduino
Рисунок 1 – Схема подключения датчика температуры Arduino
Как использовать датчик температуры Arduino в Ozeki
Измеряет или устанавливает температуру. Данные могут передаваться между устройством контроллера температуры и любое выбранное соединение Ozeki. Эти данные могут быть командой регулятору температуры или событием от него. Например, вы можете установить желаемую температуру с помощью команды и после этого ваш Ozeki 10 может получать события текущей температуры и состояния нагревателя. Чтобы использовать датчик температуры в Ozeki, сначала необходимо загрузить Ozeki Robot Developer. озэки Robot Developer установит библиотеки Arduino, необходимые для эффективного использования этого датчика.
После установки разработчика Ozeki Robot вам необходимо загрузить код управления датчиком температуры
к вашему Ардуино. Вы можете найти код и инструкции по загрузке на следующих страницах.
Процесс загрузки включает в себя два шага: сначала вам нужно отформатировать EEPROM Arduino,
затем вам нужно загрузить контрольный код. Процедура очень проста, требуется только
несколько секунд.
Загрузите код датчика температуры в Arduino Uno
Загрузите код датчика температуры в Arduino Mega 2560
Загрузите код датчика температуры в Arduino Nano
Датчики Arduino и Ozeki будут обмениваться данными через порт USB с использованием протокола датчика температуры Ozeki. Этот Протокол позволяет вам использовать датчик непосредственно на вашем ПК. Вы сможете управлять этим датчиком через веб-интерфейс. пользовательский интерфейс или вы сможете общаться с ним с помощью Ozeki Chat. Вы можете прочитать больше об управлении чатом на следующей странице.
Как общаться с датчиком температуры с помощью чата
Важно понимать управление чатом, потому что когда вы строите робота,
Вы хотите управлять этим датчиком, отправляя и получая сообщения. если ты
откройте приложение Ozeki Robot Developer, вы увидите, кому вы можете написать C#.Net
программа для работы с этим датчиком.
Этапы подключения
- Подключите датчик температуры к Arduino, следуя схеме подключения
- Подключите плату Arduino к компьютеру
- Проверьте COM-порт в списке устройств Windows
- Откройте приложение Arduino на вашем компьютере
- Загрузить пример кода в Arduino
- Откройте https://localhost:9515 в браузере
- Выберите подключение датчика температуры
- Проверка датчика путем измерения температуры объекта
Обзор системы
Предлагаемая нами система состоит из датчика температуры, подключенного к аналоговому порту.
вашего Ардуино. Arduino будет отвечать за чтение данных с этого устройства.
в настоящее время. Мозг системы будет работать на ПК (рис. 2). На ПК Озеки
10 смогут управлять общением. Вы можете легко запустить Ozeki 10 с помощью веб-браузера.
Рис. 2. Конфигурация системы подключения датчика температуры к ПК с помощью Arduino
Предварительные условия
- Термистор NTC
- Конденсатор 10 мкФ и резистор 4,7 кОм
- Ozeki 10 установлен на вашем компьютере
- Программируемая плата (Arduino Mega/Nano/Uno)
- USB-кабель между платой и компьютером
Шаг 1. Подключите датчик температуры к плате Arduino
Вы можете увидеть, как подключить термистор NTC на любую из следующих досок:
- Ардуино Мега 2560
- Ардуино Нано
Ваш браузер не поддерживает видео тег.
- Ардуино Уно
После подключения подключите плату к компьютеру!
Шаг 2. Загрузить код в микроконтроллер
(Вот код для загрузки)
Ваш браузер не поддерживает видео тег.
Шаг 3. Запустите Ozeki 10, чтобы проверить датчик температуры
Ваш браузер не поддерживает видео тег.
