Термистор arduino: Термистор и Arduino||Arduino-diy.com

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 Кельвин), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Термисторы бывают разных видов вот например:

Конкретно мне интересен термистор по нескольким параметрам. Во первых их используют для измерения температуры в Экструдере 3Д принтеров и они давольно хорошо измеряют температуру необходимую для плавления пластика. Во вторых размер, если посмотреть на 3тий тип термистора на картинке выше, который в эпоксидной смоле, он очень маленький и его можно зацепить за любую поверхность и мерить на ней температуру. Вот по этим параметрам я и собираюсь его использовать так как хочу сделать станок для изготовления прутка для печати на 3Д принтере.

В данном примере будем использовать простейший NTC термистор c номинальным сопротивлением 100 кОм при температуре 25 градусов “С” который используется в 3Д принтерах. Данный термистор имеет маркирову 3950.

Для реализации нам понадобится:

Схема подключения всех элементов будет выглядеть следующим образом:

Чтобы вычислить значение температуры используют формулу Стейнхарта — Харта:

Уравнение имеет параметры A,B и C, которые нужно брать из спецификации к датчику. Так как нам не требуется большой точности, можно воспользоваться модифицированным уравнением (B-уравнение):

В этом уравнении неизвестным остается только параметр B, который для NTC термистора равен 3950. Остальные параметры нам уже известны:

• T0 — комнатная температура в Кельвинах, для которой указывается номинал термистора; T0 = 25 + 273.15;
• T — искомая температура, в Кельвинах;
• R — измеренное сопротивление термистора в Омах;
• R0 — номинальное сопротивление термистора в Омах.

Скетч будет выглядеть следующем образом:

Вот что мы увидим в мониторе порта:

Видим из показаний, что сопротивление побольше чем 100кОм и температура 23 градуса, вполне логично, формула отрабатывает правильно.
Теперь с помощью данной формулы мы уже можем строить разные условия для разных действий.

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 100 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). В большинстве случаев для измерения температуры используются NTC сенсоры. PTC часто используются в качестве предохранителей – с увеличением температуры растет сопротивление, это приводит к тому, что через них проходит большая сила тока, они нагреваются и срабатывают как предохранители. Достаточно удобно для предохранительных цепей!

Если сравнивать термисторы с аналоговыми датчиками температуры типа LM35, TMP36, цифровыми вроде DS18B20, или термопарами, основными преимуществами термисторов можно назвать:

• Во первых, они гораздо дешевле чем все перечисленные выше датчики температуры!
• Их гораздо проще использовать в условиях повышенной влажности, так как это просто резистор.
• Термисторы работают с любым напряжением (цифровые датчики требуют 3 или 5 В питания логики).
• Если сравнить термистор и термопару, то первым не нужен усилитель сигнала, чтобы считывать данные. Соответственно, вы можете использовать практически любой микроконтроллер.
• Соотношение точность показаний/цена – потрясающие. Например, термистор 10 КОм 1% может производить измерения температуры с точностью ±0.25°C! (При условии, что у вас подходящий аналогово-цифровой преобразователь на микроконтроллере).
• Их практически невозможно поломать или повредить.

С другой стороны, диапазон температур, который можно измерить с помощью термисторов не такой широкий как у термопар и их настройка для снятия показаний тоже немного сложнее. А если на вашем контроллере нет встроенного аналогово-цифрового преобразователя, то лучше вообще обойтись цифровыми датчиками температуры.

Тем не менее простота исполнения термисторов дает им огромный бонус и они безумно популярны для базовых задач контроля температуры. Например, вы хотите, чтобы автоматически включился кондиционер, если в помещении стало слишком жарко. Для этого вы можете использовать цифровой датчик температуры, Arduino, и реле. А можете использовать и термистор, который подключен к базе транзистора. В результате, с повышением температуры, сопротивление падает, на транзистор подается все больше тока, пока он не включится.

Технические характеристики

Ниже приведены технические характеристики термисторов, которые чаще всего используются в DIY проектах на Arduino:

• Сопротивление при 25 °C: 10K ±1%.
• B25/50: 3950 ±1%.
• Диапазон измеряемых температур от -55°C до 125°C.
• Диаметр: 3.5 мм / 0.13 дюйма.
• Длина: 18 дюймов / 45 см.
• Зависимость сопротивления от температуры.

Обратите внимание на то, что сам термистор может измерять температуру до 125° C, но сами контакты порой рассчитаны на меньшую температуру. То есть, термистор не стоит использовать для контроля температуры слишком горячих жидкостей.

Тестируем термистор

Так как термисторы – по своей сути – резисторы , проверить их не составит труда. Достаточно измерить сопротивление с помощью мультиметра:

При комнатной температуре показания должны составить около 10 КОм. Например, показания при 30°C – 86°F, составляют около 8 КОм.

Подключение термистора к Arduino

Термисторы подключаются к Arduino очень просто. Достаточно использовать монтажную плату, как это показано на рисунке ниже. Так как сопротивление термистора достаточно высокое (около 10 КОм), сопротивление проводников практически не повлияет на результаты измерений.

Методика считывания аналогового напряжения

Для того, чтобы определить температуру, мы должны измерить сопротивление. При этом на Arduino нет встроенного измерителя сопротивления. Но зато есть возможность считать напряжение с помощью аналогово-цифрового конвертера. Так что нам надо преобразовать сопротивление в напряжение. Для этого мы последовательно добавим в схему подключения еще один резистор. Теперь, когда вы будете мерять напряжение по центру, с изменением сопротивления, будет меняться и напряжение.

Скажем, мы используем резистор с постоянным номиналом 10K и переменный резистор, который называется R. При этом напряжение на выходе (Vo), которое мы будем передавать Arduino, будет равно:

Vo = R / (R + 10K) * Vcc,

где Vcc – это напряжение источника питания (3.3 В или 5 В)

Теперь мы хотим подключить все это к Arduino. Не забывайте, что когда вы измеряете напряжение (Vi) с использованием АЦП на Arduino, вы получите числовое значение.

ADC value = Vi * 1023 / Vcc

Теперь мы совмещаем два напряжения (Vo = Vi) и получаем:

ADC value = R / (R + 10K) * Vcc * 1023 / Vcc

Что самое прекрасное, Vcc сокращается!

ADC value = R / (R + 10K) * 1023

То есть вам неважно, какое напряжение питания вы используете!

В конце мы все же хотим получить R (сопротивление). Для этого надо использовать еще одно преобразование, в котором R переносятся в одну сторону:

R = 10K / (1023/ADC – 1)

Отлично. Давайте попробуем, что из этого всего выйдет. Подключите термистор к Arduino как это показано на рисунке ниже:

Подключите один контакт резистора на 10 КОм к контакту 5 В, второй контакт резистора 10 КОм 1% – к одному контакту термистора. Второй контакт термистора подключается к земле. ‘Центр’ двух резисторов подключите к контакту Analog 0 на Arduino.

Теперь запустите следующий скетч для Arduino:

// значение ‘другого’ резистора

#define SERIESRESISTOR 10000

// к какому пину подключается термистор

#define THERMISTORPIN A0

// преобразуем полученные значения в сопротивление

reading = (1023 / reading) – 1;

reading = SERIESRESISTOR / reading;

В результате вы должны получить значения, которые соответствуют измеренным с помощью мультиметра.

Более точные измерения

При проведении измерений аналоговых значений, особенно с ‘шумными’ платами вроде Arduino, можно использовать два метода для улучшения качества показаний. Первый – использовать пин 3.3 В для аналогового сигнала и второй – собрать небольшой массив экспериментальных значений и усреднить их.

Первое. Питание 5 В от Arduino подается напрямую от USB вашего персонального компьютера. В результате сигнал гораздо более зашумленный, чем питание от контакта 3.3 В (этот контакт предусматривает предварительную обработку через интегрированный в плату регулятор). То есть просто подключите 3.3 к контакту AREF и используйте его в качестве источника напряжения VCC.

Второе. Снять несколько показаний для того, чтобы получить усредненное значение также значительно улучшит показания, так как будут учтены внешние шумы. Для усреднения рекомендуется брать не меньше 5 значений.

В результате схема подключения и новый скетч для Arduino будут имеет следующий вид:

В этом скетче учтены оба «апгрейда». В результате вы сможете подучить более точные показания температуры.

// к какому аналоговому контакту мы подключены

#define THERMISTORPIN A0

// сколько показаний берется для определения среднего значения

// чем больше значений, тем дольше проводится калибровка,

// но и показания будут более точными

#define NUMSAMPLES 5

// емкость второго резистора в цепи

#define SERIESRESISTOR 10000

// подключите AREF к 3.3 В и используйте именно этот контакт для питания,

// так как он не так сильно «шумит»

// формируем вектор из N значений с небольшой задержкой между считыванием данных

Терморезистор (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры .

Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году .

Терморезисторы изготавливаются из материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который обычно на порядки выше, чем ТКС металлов и металлических сплавов.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 Кельвин), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Термисторы бывают разных видов вот например:

Конкретно мне интересен термистор по нескольким параметрам. Во первых их используют для измерения температуры в Экструдере 3Д принтеров и они давольно хорошо измеряют температуру необходимую для плавления пластика. Во вторых размер, если посмотреть на 3тий тип термистора на картинке выше, который в эпоксидной смоле, он очень маленький и его можно зацепить за любую поверхность и мерить на ней температуру. Вот по этим параметрам я и собираюсь его использовать так как хочу сделать станок для изготовления прутка для печати на 3Д принтере.

В данном примере будем использовать простейший NTC термистор c номинальным сопротивлением 100 кОм при температуре 25 градусов “С” который используется в 3Д принтерах. Данный термистор имеет маркирову 3950.

Для реализации нам понадобится:

Схема подключения всех элементов будет выглядеть следующим образом:

Чтобы вычислить значение температуры используют формулу Стейнхарта — Харта:

Уравнение имеет параметры A,B и C, которые нужно брать из спецификации к датчику. Так как нам не требуется большой точности, можно воспользоваться модифицированным уравнением (B-уравнение):

В этом уравнении неизвестным остается только параметр B, который для NTC термистора равен 3950. Остальные параметры нам уже известны:

• T0 — комнатная температура в Кельвинах, для которой указывается номинал термистора; T0 = 25 + 273.15;
• T — искомая температура, в Кельвинах;
• R — измеренное сопротивление термистора в Омах;
• R0 — номинальное сопротивление термистора в Омах.

Скетч будет выглядеть следующем образом:

Вот что мы увидим в мониторе порта:

Видим из показаний, что сопротивление побольше чем 100кОм и температура 23 градуса, вполне логично, формула отрабатывает правильно.
Теперь с помощью данной формулы мы уже можем строить разные условия для разных действий.

Простая метеостанция с ЖК-экраном… Как⁈ Журнал для тех, кто делает

В проекте электронного вольтметра мы уже использовали Arduino, чтобы научиться отделять заряженные батарейки от использованных. Сегодня мы пойдём дальше и превратим плату в домашнюю метеостанцию.

Что понадобится

    — микроконтроллер Arduino Uno
    — термистор (терморезистор)
    — сопротивление на 10 кОм
    — семисегментный индикатор
    — макетная плата
    — соединительные провода «папа-папа»

Основой метеостанции станет термистор — элемент, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры. Сначала я выведу информацию с сенсора на экран ноутбука, а когда разберусь со всеми этими вольтами, омами и градусами — добавлю ЖК-экран, чтобы станция работала и без компьютера.

Мы будем собирать устройство на макетной плате. Схему можно поправить за считанные мгновения и не придётся ничего перепаивать.

Шаг первый. Подключаем термистор

У меня самый простой термистор: если его нагреть, сопротивление уменьшится, если охладить — вырастет. Такие элементы называют термисторами с отрицательным температурным коэффициентом или NТС (от английских слов Negative Temperature Coefficent).

К сожалению, на Ардуино нет встроенных инструментов для измерения сопротивления, поэтому будем выкручиваться. В эксперименте с батарейками мы использовали делитель напряжения: пара сопротивлений помогла снизить напряжение вдвое. Использую ту же схему, только одно сопротивление заменю термистором.

При комнатной температуре, 25 по Цельсию, его сопротивление равно 10 килоомам — столько же, сколько и у постоянного резистора. Теперь выходное напряжение цепи зависит только от сопротивления термистора. Измерю напряжение, подключив цепь к контакту А5.

Теперь я знаю всё, что нужно для определения сопротивления термистора. Воспользуюсь общей формулой делителя напряжения, чтобы найти сопротивление моего термистора.

Чтобы не возиться с подключением экрана раньше времени — вдруг мой сенсор не заработает — выведу показания с платы на экран компьютера. Передам данные по USB, с помощью интерфейса последовательного порта. Запищу передачу командой Serial.begin. Текст сообщений буду составлять с помощью функций Serial.print и Serial.println. Первая просто добавляет данные к текущей строке, вторая — сначала добавляет данные, затем заканчивает строку. Загружу в Ардуинку первую программу.

Программа загрузилась, но ничего не происходит. Чтобы увидеть данные, нужно запустить монитор последовательного порта.

Это можно сделать в верхнем меню редактора кода (монитор порта находится во вкладке инструменты) или с помощью комбинации клавиш Ctrl+Shift+M.

При комнатной температуре у меня получилось, что напряжение срезалось вдвое. Это подтверждает, что мой термистор сейчас имеет сопротивление 10 кОм.

Шаг второй. Переводим омы в градусы

Терморезистор меняет сопротивление нелинейно: зависимость логарифмическая и описывается многоэтажной формулой. Придётся разбираться.

T₀ и R₀ — это основные характеристики термистора. Это температура (T₀) при которой сопротивление элемента соответствует номиналу (R₀). Температура чаще всего 25 градусов Цельсия, а сопротивление указано на самой детали — 10 кОм.

B — это коэффициент, который можно найти в документации на термистор. Он зависит от материала, из которого сделан сенсор.

R_t — сопротивление термистора при измеряемой температуре мы определили на предыдущем шаге. Значит теперь можем последний член уравнения — текущую температуру T.

Выглядит сложно, но разбивается на два действия. Сначала вычислим логарифм, затем займёмся арифметикой.

Запустим программу и откроем монитор последовательного порта.

Теперь в таблице появилась ещё одна колонка — результаты измерений температуры.

Шаг третий. Подключаем ЖК-экран

Теперь я отучу свою метеостанцию от компьютера: добавлю собственный экранчик и выведу на него температуру в двух шкалах — Цельсия и Фаренгейта.

Экран я подключу по той же схеме, что и в проекте цифрового вольтметра. Если есть сомнения в своих силах, перейдите по ссылке — там алгоритм подключения экрана разобран по шагам.

Из кода программы я уберу команды, которые вызывали последовательный порт и группировали данные для отправки на компьютер.

Вместо них добавлю команды для работы с LED-дисплеем: подключение библиотеки, определение контактов и формирование строк. Первая строка меняться не будет, а во вторую выведу сразу два значения температуры: в градусах Цельсия и Фаренгейта.

У нас получилась простая метеостанция, которая умеет работать самостоятельно и передавать данные на компьютер. Это самый простой кирпичик для создания умного дома. Такие устройства можно использовать для контроля температуры в комнатах и парниках, управления системами отопления и подогрева воды, в качестве противопожарной сигнализации. Всё зависит только от вашей фантазии.

P.S. Если что-то непонятно или хочется поговорить о чём-то более подробно, пишите в комментариях. Обязательно отвечу!

Измерьте температуру с помощью платы Arduino и термистора NTC

Задумывались ли вы, как такие устройства, как термостаты, нагревательные кровати 3D-принтеров, автомобильные двигатели или печи измеряют температуру? Благодаря этой статье вы можете понять принцип!

В продукте, зная температуру, можно получить очень полезные данные. Информация о температуре помогает отрегулировать температуру в помещении, чтобы поддерживать комфортную среду, обеспечить, чтобы кровать 3D-принтера была достаточно горячей, чтобы такие материалы, как АБС, прилипали к его поверхности, предотвращали перегрев двигателя и не сжигали пищу.

В этой статье мы сосредоточимся только на одном типе датчика, который может измерять температуру. Этот датчик называется термистором. Термисторы более чувствительны к температуре, чем резисторы других типов.

Мы будем использовать плату разработки Arduino для измерения и обработки показаний термистора, а затем преобразуем их в распознаваемый формат единичных температурных единиц.

Вот изображение термистора, который мы будем использовать:

Необходимые материалы

● Совет по разработке Arduino MEGA или Arduino Uno

● соединительный провод

● Припой и паяльник

● среда разработки Arduino IDE

Связанные теоретические знания

В обычных применениях резисторов вы не хотите, чтобы сопротивление изменялось с температурой. На самом деле, это невозможно в реальной жизни, но это может обеспечить незначительное изменение сопротивления при больших изменениях температуры. Если изменение температуры большое, сопротивление может вызвать странные явления в цепи, такие как светодиод становится ярче или темнее при изменении температуры окружающей среды.

Но что, если вы действительно хотите, чтобы яркость светодиодов изменялась в зависимости от температуры? Это где термисторы входят. Как вы уже догадались, сопротивление термистора сильно меняется при небольших изменениях температуры. Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, рассмотрим следующую типичную кривую для термистора:

Пожалуйста, обратитесь к следующим ссылкам для получения дополнительной информации:https://www.yiboard.com/thread-947-1-1.html

Датчик: термистор NTC; 3,3÷5ВDC; IC: NCP18WF104F03RC; ARDUINO

2021 ООО «Компания Радионикс»

arduino — Rx и Tx создают много шума при работе на ESP8266 и Arduino

Я подключил Arduino Pro-Mini 3,3 В 8 МГц к ESP8266 через I2C.

Arduino отвечает за сбор данных с термистора (аналоговая температура) (T2) и SI7021 (цифровая температура) (T1).

ESP8266 отвечает за отправку данных, полученных от Arduino, в конечную точку.

Вот мой репозиторий: https://github.com/ClemRz/Solar-Water-Heater -Монитор. В папке res вы найдете изображение схемы.

У меня проблема в том, что пока я оставляю программатор FTDI RS232 подключенным к Arduino или ESP, у меня плавный отклик от термистора, но как только я отсоединяю его, отклик получит некоторый шум. Что происходит?

Вот график, на котором мы можем увидеть 3 этапа: https://i.stack.imgur.com /TsnvY.png

1. Программист отключен: виден шум
2. Программист подключен: плавная бесшумная кривая
3. Программист снова отключился: шумный

Если я удаляю Rx и Tx и оставляю GND подключенным к FTDI, я также замечаю, что показания плавные и бесшумные.

Решено: я переключил настенный адаптер на более качественный, и он решил проблему с шумом.

-1

ClemRz 4 Окт 2017 в 21:44

3 ответа

Лучший ответ

Переключите настенный адаптер на более качественный, и он устранит проблему с шумом.

0

ClemRz 12 Окт 2017 в 20:34

Я проверил вашу схему в Fritzing, если вы используете термистор NTC, вам нужно подключить штырь к 5 В, а другой — к аналоговому входу с помощью понижающего резистора. Так же, как это изображение.

Я надеюсь, что это поможет вам прочитать хорошие аналоговые сигналы термистора

1

A5C1D2h3I1M1N2O1R2T1 6 Окт 2017 в 03:12

Откуда вы получаете блок питания при отключении интерфейса FTDI?

Я столкнулся с той же проблемой, когда не правильно подключил площадку. Дважды проверьте, что все ваши заземления соединены вместе (от вашей основной цепи и от FTDI / USB). Помните, земля опорное напряжение , которое должно оставаться постоянной в течение вашей схеме .

0

javorosas 4 Окт 2017 в 22:06

КАК: Температурный датчик термистора — 2021

Одним из наиболее распространенных типов температурных датчиков на рынке является термистор, сокращенная версия «термочувствительного резистора». Термисторы — недорогие датчики, которые очень прочные и надежные. Термистор является температурным датчиком выбора для применений, требующих высокой чувствительности и хорошей точности. Термисторы ограничены небольшими рабочими температурными диапазонами из-за их нелинейного отклика на температуру.

строительство

Термисторы представляют собой двухпроводные компоненты из спеченных оксидов металлов, которые доступны в нескольких типах упаковки для поддержки различных применений. Наиболее распространенным термисторным пакетом является небольшой стеклянный шарик диаметром от 0,5 до 5 мм с двумя проводами. Термисторы также доступны в поверхностных монтажных пакетах, дисках и встроены в трубчатые металлические зонды. Термисторы стеклянных шариков довольно прочные и надежные, причем наиболее распространенным способом отказа является повреждение двух проводов. Однако для применений, требующих большей степени прочности, термисторы типа металлических трубных зондов обеспечивают большую защиту.

Выгоды

Термисторы имеют ряд преимуществ, включая точность, чувствительность, стабильность, быстрое время отклика, простую электронику и низкую стоимость. Схема взаимодействия с термистором может быть такой же простой, как подтягивающий резистор, и измерять напряжение на термисторе. Тем не менее, реакция термисторов на температуру очень нелинейна, и их часто настраивают на небольшой температурный диапазон, который ограничивает их точность до малого окна, если не используются схемы линеаризации или другие методы компенсации. Нелинейный отклик делает термисторы очень чувствительными к изменениям температуры. Кроме того, небольшие размеры и масса термистора дают им небольшую тепловую массу, которая позволяет термистору быстро реагировать на изменение температуры.

Поведение

Термисторы доступны с отрицательным или положительным температурным коэффициентом (NTC или PTC). Термистор с отрицательным температурным коэффициентом становится менее резистивным при повышении температуры, когда термистор с положительным температурным коэффициентом увеличивается по мере увеличения температуры. Термисторы PTC часто используются последовательно с компонентами, где скачки тока могут привести к повреждению. В качестве резистивных компонентов, когда ток протекает через них, термисторы генерируют тепло, которое вызывает изменение сопротивления. Поскольку термисторы либо требуют, чтобы источник тока или источник напряжения работал, самонагреваемое индуцированное изменение сопротивления является неизбежной реальностью с термисторами. В большинстве случаев эффекты самонагрева минимальны, и компенсация необходима только при высокой точности.

Режимы работы

Термисторы используются в двух режимах работы за пределами обычного режима сопротивления и температуры. Режим напряжения-vs-current использует термистор в режиме самонагрева, стабильного состояния. Этот режим часто используется для расходомеров, где изменение потока жидкости по термистору приведет к изменению мощности, рассеиваемой термистором, его сопротивлением и током или напряжением в зависимости от того, как он управляется. Термистор можно также эксплуатировать в режиме с течением времени, когда термистор подвергается воздействию тока. Ток заставит термистор самонагреваться, увеличивая сопротивление в случае термистора NTC и защищая цепь от всплеска высокого напряжения. В качестве альтернативы, термистор PTC в том же приложении может использоваться для защиты от сильных токов.

Приложения

Термисторы имеют широкий диапазон применений, причем наиболее распространенными являются прямое температурное зондирование и подавление выбросов. Характеристики термисторов NTC и PTC предназначены для приложений, в том числе:

• Индикаторы уровня жидкости
• температурная компенсация
• Измерение расхода
• Вакуумные датчики
• Тепловая защита
• Контроль усиления усилителя
• Схемы задержки времени
• Термовыключатели

Линеаризация

Из-за нелинейного отклика термисторов часто требуются линеаризационные схемы для обеспечения хорошей точности в диапазоне температур. Нелинейный резистивный отклик на температуру термистора задается уравнением Штейнхарта-Харта, которое обеспечивает хорошую устойчивость к температурной кривой. Однако нелинейный характер приводит к низкой точности на практике, если не используется аналого-цифровое преобразование с высоким разрешением. Внедрение простой аппаратной линеаризации параллельного, последовательного или параллельного и последовательного сопротивления с термистором значительно улучшает линейность отклика на термисторы и продлевает температурное окно термистора с некоторой точностью. Значения сопротивления, используемые в схемах линеаризации, должны выбираться так, чтобы центрировать температурное окно для максимальной эффективности.

Измерьте температуру с помощью Arduino и термистора NTC

NTC (отрицательный температурный коэффициент) имеет характеристику нелинейного обратного переменного сопротивления по отношению к изменению температуры. То есть значение сопротивления уменьшается при повышении температуры термистора и увеличивается при понижении температуры. График термостойкости нелинейный, так как он не имеет прямой линии. Эта скорость изменения сопротивления в зависимости от кривой температуры указывается постоянным значением, называемым бета-значением или бета-коэффициентом.

В коде температура термистора NTC рассчитывается с использованием уравнения Стейнхарта – Харта. Считается, что это лучшее математическое выражение для определения зависимости сопротивления от температуры термистора NTC. Он может получить значения температуры, которые приблизительно равны фактическим значениям, исходя из мгновенного сопротивления термистора.

Стейнхарт – Харт β уравнение параметров, 1 / T = 1 / To + 1 / B In (R / Ro)

T — Температура

T _o — Номинальная температура, 25 ° C или 298.15 К

B — бета-коэффициент

R — Измеренное сопротивление термистора

R _o — Номинальное сопротивление, сопротивление при температуре T ₀ составляет 25 ° C или 298,15K

Значение температуры в кельвинах для соответствующего сопротивления (R) термистора NTC, T = 1 / (1 / To + 1 / B In (R / Ro))

Для измерения температуры можно использовать как модуль термистора, так и автономный термистор.

В приведенной ниже автономной схеме термистор 50 кОм соединен последовательно с резистором 10 кОм, а источник питания 5 В подключен к последовательной цепи.Аналоговый вход Arduino подключен к термистору, поэтому сопротивление термистора можно рассчитать по измеренному на нем падению напряжения.

В термисторном модуле аналоговый выход модуля подключен к аналоговому выводу Arduino, который имеет ту же схему, что и выше. Он также имеет аналоговый вход Arduino, подключенный через термистор NTC с последовательным резистором 10 кОм и подключенный к источнику питания 5 В.

Единственное отличие модуля в том, что он имеет дополнительный цифровой выход с пороговым значением, которое можно регулировать с помощью потенциометра.Он выдает на выходе ВЫСОКОЕ состояние, если температура ниже порогового значения, и переключает выход на НИЗКОЕ, когда температура превышает пороговое значение. Он также имеет светодиодный индикатор DO, который работает в обратном направлении по отношению к цифровому выходу; Светодиод горит, когда выходной сигнал НИЗКИЙ, и светодиод не горит, когда выходной сигнал ВЫСОКИЙ.

В обеих вышеупомянутых схемах термистор включен последовательно с резистором фиксированного значения. Следовательно, напряжение на термисторе будет пропорционально делению напряжения в цепях последовательных резисторов. Таким образом, используя формулу деления напряжения, мгновенное значение сопротивления рассчитывается на основе напряжения, измеренного на термисторе.

V _RT = V * R _T / R _S + R _T путем преобразования этого уравнения выражение для RT может быть получено как, R _T = V _RT * Rs / (V — В _РТ ).

Rs — Последовательный резистор

R _T — Мгновенное значение сопротивления термистора

В — полное напряжение на последовательном резисторе

В _RT — Напряжение на термисторе

Затем это значение резистора можно применить в уравнении бета-параметра Стейнхарта – Харта, которое дает значение для температуры в градусах Кельвина.Из кельвина значения температуры можно легко преобразовать в градусы Цельсия или Фаренгейта с помощью приведенных ниже уравнений.

Кельвина в Цельсия, T _{Цельсия} = T _{Кельвина} — 273,15

Цельсия в Фаренгейта, T _{Фаренгейта} = T _{Цельсия} x 9,0 / 5,0 + 32,0

Кельвина в Фаренгейта, T _{Фаренгейта} = (T _{Кельвина} — 273,15) x 9,0 / 5,0 + 32,0

Код

 int Ro = 50, B = 3950; // Номинальное сопротивление 50 кОм, постоянная бета
int Rseries = 10; // Последовательный резистор 10К
float To = 298.15; // Номинальная температура

void setup () {
  Серийный . Начало (9600);
}

void loop () {
 / * Чтение аналогового выхода модуля NTC,
 т.е. напряжение на термисторе * /
 float Vi = analogRead (A0) * (5.0 / 1023.0);
 // Преобразование измеренного напряжения в значение сопротивления
 // Все сопротивления указаны в килоомах.
 float R = (Vi * Rseries) / (5 - Vi);
 / * Использовать значение R в уравнении Стейнхарта и Харта
 Рассчитайте значение температуры в кельвинах * /
 float T = 1 / ((1 / To) + ((log (R / Ro)) / B));
 поплавок Tc = T - 273.15; // Преобразование кельвина в градусы Цельсия
 float Tf = Tc * 9.0 / 5.0 + 32.0; // Преобразование Цельсия в Фаренгейт
  Serial  .println ((String) «Температура в градусах Цельсия:» + Tc + «° C»);
  Serial  .println ((String) «Температура в градусах Фаренгейта:» + Tf + «° F»);
  Серийный  .println ("");
 задержка (1000);
}
 

И модуль, и схема имеют термистор NTC 50 кОм, который имеет номинальное сопротивление 50 кОм при номинальном значении температуры T ₀ 25 ° C или 298.15 кОм, а также последовательное сопротивление 10 кОм в обеих цепях. Поэтому измените значение «Ro» и значение «Бета» в коде с помощью соответствующего термистора, используемого в цепи, и «Rseries со значением последовательного сопротивления. В коде значения сопротивления указаны в килоомах, поэтому просто используйте 10 или 50 для значений 10 или 50 кОм.

Адам Мейер | Arduino + термистор

Термистор — это терморезистор. Это простое устройство, которое меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. Если LRD / Фоторезистор — это день класса arduino.Термистор должен быть 1.01 день. (Могу ли я сделать это?).

Если вам нужны точные показания температуры, это не для вас. Проверьте DS18B20, TMP102 или MLX

не так точны или что-то в этом роде, поэтому вы не сможете определить температуру с их помощью, но если вам нужно знать, когда температура изменилась, это сработает для вас. И с другой стороны, они безумно дешевы, учитывая альтернативы, невероятно просты в подключении и имеют один из самых простых кодов.Вы можете легко найти их в большинстве магазинов электроники для хобби или просто добавить их в свой следующий заказ Sparkfun.

Подключение и почему

Термистор изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры, поэтому мы можем измерить это изменение с помощью одного из аналоговых выводов Arduino. Но для этого нам нужен фиксированный резистор (неизменяемый), который мы можем использовать для этого сравнения (мы используем резистор 10 кОм). Это называется делителем напряжения и делит 5 В между термистором и резистором.

Аналоговое считывание на вашем Arduino — это, по сути, измеритель напряжения. при 5 В (его максимум) он будет показывать 1023, а при 0 В — 0. Таким образом, мы можем измерить напряжение на термисторе с помощью analogRead, и у нас есть наши показания.

Количество этих 5 В, которые получает каждая часть, пропорционально ее сопротивлению. Таким образом, если термистор и резистор имеют одинаковое сопротивление, 5 В распределяются поровну (2,5 В) на каждую часть. (аналоговое чтение 512)

Но если термистор действительно горячий и показывает сопротивление всего 1 кОм, резистор 10 кОм будет впитывать в 10 раз больше этих 5 В.Таким образом, термистор будет получать только 0,45 В. (аналоговое показание 92)

И если он находится в холодильнике, термистор может иметь сопротивление 40 кОм, поэтому термистор будет впитывать в 4 раза больше этих 5 В, чем резистор 10 кОм. Таким образом, термистор получит 4 В. (аналоговое показание 819)

Код

Код Arduino для этого просто не может быть проще. Мы добавляем к нему несколько серийных отпечатков и задержек, чтобы вы могли легко видеть показания, но их не обязательно, если они вам не нужны.

 внутренний термисторPin = A0; // аналоговый вывод 0

void setup () {
  Serial.begin (9600);
}

void loop () {
  int термисторReading = analogRead (термисторPin);

  Serial.println (считывание термистора);
  задержка (250); // здесь только для замедления вывода для облегчения чтения
} 

Расчет температуры с помощью Arduino Nano или Arduino Uno и схемы термистора NTC, Часть 1 — Датчики North Star

Делитель напряжения используется с резистором (R1) и термистором (Th2). Сторона делителя напряжения, соединяющаяся с землей, выбирается в качестве термистора, поскольку термистор часто более подвержен потенциальным коротким замыканиям, и, по крайней мере, потенциальные короткие замыкания защищены сопротивлением верхней части делителя напряжения.Показания АЦП снимаются с середины делителя. На входе АЦП имеется конденсатор емкостью 0,1 мкФ (C1), развязанный с землей, который помогает сгладить входной шум и дает нам стабильные показания без необходимости передискретизации показаний АЦП.
Контакт A1 выбирается как цифровой выход или простой источник напряжения включения / выключения для подачи тока на цепь термистора. Мы будем проводить замеры термистора только примерно раз в секунду, поэтому нет необходимости в том, чтобы через термистор постоянно протекал ток, который способствует ненужному самонагреву термистора и немного изменяет точность показаний.В большинстве случаев этот эффект незначителен, но для крошечных термисторов он весьма заметен. Для нашего приложения мы включим схему на 100 миллисекунд, чтобы дать конденсатору стабилизироваться, запишем показания АЦП, а затем выключим схему на 900 миллисекунд, чтобы минимизировать возможное самонагревание.

Необходимая точность / Суммирование допусков

Мы хотим, чтобы наша схема имела точность до ± 1 ° C, поэтому мы должны просуммировать все наши допуски и убедиться, что они находятся в нужном нам диапазоне.При повышении температуры термистора NTC не только уменьшается его сопротивление, но и значение отрицательного температурного коэффициента (NTC) становится немного менее выраженным. Например, термистор кривой 44 имеет значение NTC -4,4% / ° C при 25 ° C и значение NTC -3,4% / ° C при 70 ° C. Поскольку мы хотим, чтобы точность измерения температуры составляла от ± 1 ° C до 70 ° C, наше ограничение на общую точность измерения сопротивления и преобразования в температуру будет составлять ± 3,4%.

Используя ± 0.Термистор 5 ° C, указанный для температуры 70 ° C, может привести к ошибке ± 3,4% / 2 = ± 1,7%.
Использование резистора 10 кОм ± 1% в делителе напряжения добавляет ошибку ± 1%.

Это оставляет нам оставшуюся допустимую погрешность ± (3,4% — 1,7% — 1%) = ± 0,7% для ошибки измерения АЦП или любых других ошибок, таких как сдвиги в резисторе ± 1% 10 кОм, если этот резистор нагревается или охлаждается. вниз. Например, стандартный резистор 10 кОм с точностью ± 1% может иметь температурный коэффициент ± 100 ppm / ° C, что в диапазоне ± 20 ° C составляет ± 0.Ошибка 2% на резисторе, поэтому остается погрешность измерения ± (0,7% — 0,2%) = ± 0,5%. Я считаю, что оставшаяся допустимая погрешность измерения ± 0,5% является приемлемой, если мы используем простую формулу калибровки АЦП для этой конкретной схемы. Подробнее об этой формуле калибровки в Части 2 этой серии.

Код измерения термистора Arduino Nano / Arduino Uno

В следующей части мы обсудим код, используемый для запуска этой схемы.

Код измерения термистора Arduino Nano / Arduino Uno

openQCM Датчик температуры с использованием термистора с Arduino

openQCM имеет датчик температуры с высокой точностью на основе термистора и Arduino.Точность кварцевых микровесов зависит от температуры.

Датчик температуры openQCM физически помещается в микросхему Arduino Micro, поэтому он фактически измеряет температуру устройства openQCM. Температура окружающей среды является ключевым параметром при разработке QCM , поскольку частота кварцевого резонатора частично зависит от колебаний температуры.

Сначала мы выбираем датчик сопротивления RTD для измерения температуры.Но результаты тестов были совсем не хорошими! Нам удалось измерить температуру с плохим разрешением около 2 ° C. Хотя я обработал сигнал, я определенно не мог творить чудеса!

Наконец, мы нашли очень простое решение, заменив RTD на датчик температуры Thermistor без изменения схемы экрана openQCM. Термисторный датчик температуры имеет разрешение около 0,2 ° C

Термистор — это специальный резистор, сопротивление которого сильно зависит от температуры.Обычно он используется в качестве датчика температуры. Поскольку измерение температуры связано с сопротивлением термистора , мы должны измерить сопротивление. Плата Arduino не имеет встроенного датчика сопротивления. Нам нужно преобразовать сопротивление термистора в напряжение и измерить напряжение через аналоговый вывод Arduino. Наконец, мы рассчитываем температуру, используя уравнение Стейнхарта – Харта , которое описывает кривую зависимости сопротивления термистора от температуры.

Схема делителя напряжения для измерения температуры с помощью термистора и Arduino

Для измерения напряжения мы последовательно подключаем термистор к другому постоянному резистору R в цепи делителя напряжения .Переменное сопротивление термистора обозначено как R0. Выбираем термистор с сопротивлением 10 кОм при 25 ° C и фиксированным сопротивлением 10 кОм. Входное напряжение Vcc схемы делителя напряжения подключено к Arduino Micro 3V, который обеспечивает питание 3,3 В, генерируемое встроенным стабилизатором, с максимальным потребляемым током 50 мА. Вывод 3V подключен к выводу AREF, потому что нам нужно изменить верхнее задание диапазона аналогового входа.

Скажем, выходное напряжение V0, источник питания Vcc, переменное сопротивление термистора R0 и фиксированное сопротивление R, выходное напряжение определяется как:

Выходное напряжение подключается к аналоговому входному контакту A1 Arduino.Arduino Micro предоставляет 10-битный аналого-цифровой преобразователь ADC , что означает, что выходное напряжение преобразуется в число от 0 до 1023. Скажем, A1 значение АЦП, измеренное Arduino Micro, тогда выходное напряжение определяется как:

Объединив предыдущие уравнения, получаем:

Это действительно интересно! Сопротивление термистора R0 не зависит от напряжения питания Vcc

 // Этот код предназначен для модуля аналогового и цифрового датчика температуры

#define LED_PIN 13 // определение пина 13 как входного пина светодиода

#define DIGITAL_INPUT 3 // определение цифрового входа на выводе 3

#define ANALOG_INPUT A0 // определение аналогового входа на A0

// инициализируем переменные

int digital_output; // Это прочитает цифровое значение

int analog_output; // Это прочитает аналоговое значение

int revised_output; // переменная для хранения исправленного значения

float temp_C; // Переменная для хранения температуры

float temp_f; // Переменная для хранения Фаренгейта

void  setup  () // Все, что написано, будет выполнено один раз.{

pinMode (LED_PIN, ВЫХОД); // объявление вывода 13 как вывода

pinMode (DIGITAL_INPUT, INPUT); // объявляем вывод 3 как вход

pinMode (АНАЛОГ_ВХОД, ВХОД); // объявление A0 как входной контакт

 Серийный .begin (9600); // выбираем скорость 9600 бод

 Serial  .println ("microcontrollerslab.com: данные: ");

}

void  loop  () // Все, что в нем написано, будет работать непрерывно

{

analog_output = аналоговое чтение (ANALOG_INPUT); // Считываем аналоговое значение и сохраняем его в analog_output

 Serial  .print («Аналоговое значение модуля =»);

 Серийный .печать (аналоговый_выход), DEC; // Это отобразит аналоговое значение




// Модуль имеет обратное подключение термистора

revised_output = карта (аналоговый_выход, 0, 1023, 1023, 0);




temp_C = Термистор (revised_output);

temp_f = (temp_C * 9.0) / 5.0 + 32.0;




// Чтение цифровых данных

digital_output = digitalRead (DIGITAL_INPUT);

 Серийный .print ("Цифровое значение модуля =");

 Последовательный  .println (digital_output), DEC; // Это отобразит цифровое значение на дисплее

 Serial  .print ("LED is =");

if (digital_output == HIGH) // Светодиод загорится, когда значение датчика превысит заданное значение

{

digitalWrite (LED_PIN, HIGH);

 Серийный .печать ("ВКЛ");

}

еще

{

digitalWrite (LED_PIN, LOW);

 Последовательный  .print ("ВЫКЛ");

}

// Это напечатает температуру

 Serial  .print («Измеренная температура =»);

 Серийный  .print (temp_f, 1); // Это отобразит температуру в градусах Фаренгейта

 Серийный номер  .print («F»);

 Серийный .печать (temp_C, 1); // Это отобразит температуру в градусах Цельсия

 Серийный номер  .println ("C");

 Серийный  .println (); // Оставляем пустую строку

Задержка (1000); // Ждем 1 секунду

}

двойной термистор (int RawADC)

{

двойная температура;

Temp = log (((10240000 / RawADC) - 10000));

Темп = 1 / (0.001129148 + (0,000234125 * Temp) + (0,0000000876741 * Temp * Temp * Temp));

Темп = Темп - 273,15; // Это преобразует градусы Кельвина в Цельсия

return Temp;

} 

 Результат будет выглядеть так

microcontrollerslab.com: Данные

Аналоговое значение модуля = 768 Цифровое значение модуля = 1

Светодиод горит = ВЫКЛ. Измеренная температура = 80,2 F 19,3 C