Ebben a cikkben megvitatjuk a különböző hőmérséklet-érzékelők típusait, és azt, hogy ezek hogyan használhatók az egyes esetekben. A hőmérséklet egy fizikai paraméter, amelyet fokban mérnek. Ez elengedhetetlen része minden mérési folyamatnak. A pontos hőmérsékletmérést igénylő területek közé tartozik az orvostudomány, a biológiai kutatás, az elektronika, az anyagkutatás és az elektromos termékek hőteljesítménye. A hőenergia mennyiségének mérésére használt eszközt, amely lehetővé teszi számunkra a hőmérséklet fizikai változásainak észlelését, hőmérséklet-érzékelőnek nevezzük. Digitális és analóg.
Az érzékelők fő típusai
Az adatok megszerzésére általában két módszer létezik:
1. Kapcsolat... Az érintkezési hőmérséklet-érzékelők fizikai kapcsolatban állnak egy tárgyzal vagy anyaggal. Használhatók szilárd anyagok, folyadékok vagy gázok hőmérsékletének mérésére.
2. Érintés nélküli... Az érintés nélküli hőmérséklet-érzékelők a tárgy vagy anyag által kibocsátott infravörös energia egy részének elfogásával és annak intenzitásának érzékelésével érzékelik a hőmérsékletet. Csak szilárd és folyékony hőmérséklet mérésére használhatók. Színtelenségük (átlátszóságuk) miatt nem képesek mérni a gázok hőmérsékletét.
A DTOZH meghibásodásának tünetei
A folyadékhűtés-érzékelőnek, mint bármely más érzékelőnek, működési zavarai lehetnek, amelyek valaha a motor meghibásodásához vezetnek.
A készülék meghibásodását jelző főbb jelek:
- megnövekedett üzemanyag-fogyasztás;
- rossz kipufogógáz, ha a motor hideg;
- hideg időben a motor beindításával kapcsolatos problémák.
Általános szabály, hogy ha ilyen probléma lép fel, akkor az érzékelőt nem kell cserélni. A probléma oka lehet laza vagy sérült érintkezés, kábelezési probléma vagy hűtőfolyadék szivárgása.
Előfordul, hogy egy hideg motor troit és "kolbász", és az alapjárata percenként a minimumról a maximális értékre ugrik, és néhány perc múlva vagy újraindítás után a helyzet kijavul.
Ezt a problémát a hűtőfolyadék hőmérséklet-érzékelőjének meghibásodása okozhatja.
A készülék állapotát ohmmérővel ellenőrizheti. Ebben az esetben nem kell lecsavarni. Nem az ellenállását ellenőrzik, hanem a tömegérzékelőt.
Ha az érzékelő rendben van, akkor az ellenállás a végtelenségig hajlamos, ha megszakad, akkor az ellenállás 10 kΩ vagy kevesebb.
A hőmérséklet-érzékelők típusai
Sokféle hőmérséklet-érzékelő létezik. A termosztatikus készülék egyszerű be- és kikapcsolásától a komplex vízellátási rendszerekig, a fűtés funkciójával, a növénytermesztés folyamataiban. Az érzékelők két fő típusa, az érintkező és az érintés nélküli, tovább vannak osztva rezisztív, feszültségi és elektromechanikus érzékelőkké. A három leggyakrabban használt hőmérséklet-érzékelő a következő:
- Termisztorok
- Ellenállás hőelemek
- Hőelem
Ezek a hőmérséklet-érzékelők a működési paraméterek tekintetében különböznek egymástól.
BERENDEZÉSFEJLESZTÉSI TECHNOLÓGIÁK
Tanulság az integrált hőmérséklet-érzékelők analóg kimenettel történő csatlakoztatásáról az Arduino vezérlőhöz. Bemutatják a hőmérő működő vázlatát, és leírják a hőmérséklet-érzékelők programozott feldolgozását.
Előző óra Órák listája Következő óra
Ezzel a kiadvánnyal kezdem a leckék sorozatát a hőmérséklet méréséről az Arduino rendszerben. Összesen 4 órát terveznek különböző típusú hőmérséklet-érzékelőkről:
- integrált hőmérséklet-érzékelők analóg kimenettel - LM35, TMP35, TMP36, TMP37;
- a KTY81 sorozat szilícium hőmérséklet-érzékelői;
- integrált érzékelők egyvezetékes digitális interfésszel - DS18B20;
- hőelemek (hőelemek).
Minden órán elmondom neked:
- röviden a hőmérséklet-érzékelők működésének elvéről és paramétereiről;
- a hőmérséklet-érzékelők mikrokontrollerekhez történő csatlakoztatásának sémáiról;
- Elmondok a hőmérséklet-érzékelőkből származó információk szoftveres feldolgozásáról;
- Adok egy hőmérő diagramját az Arduino tábla és a hozzá tartozó szoftver alapján.
Minden lecke egy hőmérő projektet vesz figyelembe, amely egy Arduino vezérlőn alapul:
- önálló üzemmódban, információ kimenettel a LED kijelzőn;
- a számítógéppel való kommunikáció módjában, amely nemcsak az aktuális hőmérséklet megjelenítését teszi lehetővé, hanem a hőmérsékleti változások regisztrálását az adatok kimenetével grafikus formában is.
Integrált hőmérséklet-érzékelők analóg feszültség kimenettel.
Ezen eszközök sokfélesége mellett a következő általános tulajdonságok rejlenek bennük:
- a kimeneti feszültség lineárisan arányos a hőmérséklettel;
- az érzékelők kalibrált skálatényezővel rendelkeznek a kimeneti feszültség hőmérséklettől való függése szempontjából; további kalibrációra nincs szükség.
Egyszerűen fogalmazva: a hőmérséklet méréséhez ilyen típusú érzékelőkkel meg kell mérni a kimenet feszültségét, és egy skála tényezőn keresztül hőmérsékletre kell átalakítani.
Sok hőérzékelő tartozik ebbe a kategóriába. Kiemelném a következő hőmérséklet-érzékelők típusait:
- LM35;
- TMP35;
- TMP36;
- TMP37.
Ezek a leggyakoribb, meglehetősen pontos, olcsó eszközök. Írtam cikkeket ezekről az érzékelőkről. Megtekintheti az LM35 és TMP35, TMP36, TMP37 linkeket. Az összes paraméter, az eszközök műszaki jellemzői, a tipikus csatlakozási sémák itt részletesen leírva vannak.
Hőmérséklet-érzékelők csatlakoztatása mikrovezérlőhöz.
A legkényelmesebb az érzékelőket TO-92 csomagban használni.
A TO-92 csomagban lévő eszközök bekötési rajza így néz ki.
Az összes felsorolt érzékelő ennek a sémának megfelelően fog működni. A hőmérséklet-érzékelők bekapcsolásának egyéb sémáiról az LM35 és TMP35, TMP36, TMP37 linkeken talál információkat.
Alapparaméterek, érzékelő különbségek.
A felsorolt érzékelők közötti alapvető különbségek a következők:
- A felsorolt hőmérséklet-érzékelők közül egyedül a TMP36 képes negatív hőmérsékletek mérésére.
- Az érzékelők különböző hőmérséklet-mérési tartományokkal rendelkeznek.
A fenti ábra szerint csatlakoztatott hőmérséklet-érzékelőkről beszélünk. Például van egy LM35 kapcsoló áramkör, amely lehetővé teszi a negatív hőmérsékletek mérését. De nehezebb megvalósítani, és további energiát igényel. Negatív hőmérséklet esetén jobb a TMP36-ot használni.
Az LM35, TMP35, TMP36, TMP37 hőmérséklet-érzékelők fő paramétereit ehhez az áramkörhöz egy táblázatban foglaltam össze.
| Egy típus | Hőmérséklet mérési tartomány, ° C | Kimeneti feszültség eltolás, mV | Skála tényező, mV / ° C | Kimeneti feszültség +25 ° C-on, 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 |
Az összes hőmérséklet-érzékelő esetében a kimeneti feszültség csak pozitív lehet, de az elfogultság miatt a TMP36 képes negatív hőmérsékletek mérésére. A nulla feszültség a kimenetén -40 ° C hőmérsékletnek felel meg, és 0,5 V kimeneti feszültség esetén a hőmérséklet 0 ° C lesz. A TMP36-ot találom a leginkább felhasználóbarát analóg I / C hőmérséklet-érzékelőnek, és elég széles körben használom őket.
Arduino hőmérő projektje LM35, TMP35, TMP36, TMP37 hőmérséklet-érzékelőkön.
Kidolgozunk egy hőmérőt, amely:
- Önálló módban jelenítse meg a hőmérséklet értékét egy négyjegyű, hét szegmenses fénykibocsátó dióda (LED) kijelzőn.
- Küldje el az aktuális hőmérsékleti értéket a számítógépre. Megfigyelheti az Arduino IDE soros portmonitor segítségével.
- Egy speciális legfelső szintű program segítségével (én írtam): jelenítse meg a mért hőmérsékletet egy számítógép monitorján.
- regisztrálja a hőmérséklet-változásokat és grafikusan jeleníti meg azokat.
Hőmérő áramkör az Arduino UNO R3 kártya alapján.
Csatlakozni kell az Arduino táblához:
- négyjegyű, hét szegmensből álló LED-jelző multiplex módban;
- hőmérséklet-érzékelő TMP36 vagy hasonló.
A GNQ-3641BUE-21 típusú LED jelzőt választottam. Világos, a méret optimális ehhez a feladathoz. A 20. leckében csatlakoztattuk az Arduino táblához. Ebben a leckében megtekintheti az indikátor dokumentációját, a kapcsolási rajzokat. A hét szegmenses LED-jelzők vezérléséhez a könyvtár leírása is található.
Az Arduino UNO R3 táblán alapuló hőmérő áramkör így néz ki.
A LED jelző a multiplexált módban csatlakozik a vezérlőhöz (19. lecke, 20. lecke).
A hőmérséklet-érzékelő az A0 analóg bemenethez csatlakozik. C1 kondenzátor - az érzékelő tápellátásának blokkolása, R1 és C2 - a legegyszerűbb analóg szűrő. Ha a hőérzékelőt a mikrovezérlő közelében helyezik el, akkor a szűrő kizárható az áramkörből.
A TMP35, TMP36, TMP37 lehetővé teszi akár 10 nF és LM35 - legfeljebb 50 pF kapacitású terhelésen történő munkát. Ezért, ha az érzékelő egy hosszú, jelentős kapacitású vonallal van a vezérlőhöz csatlakoztatva, akkor az R1 ellenállást az érzékelő oldalán, a C2 kondenzátort pedig a vezérlő oldalán kell elhelyezni. A C1 blokkoló kondenzátort mindig a hőmérséklet-érzékelő mellé telepítik.
Mindenesetre az érzékelőből származó jel digitális szűrését a vezérlőprogramban valósítják meg.
Kipróbálásához kenyérlapra állítottam össze az eszközt.
A hőmérséklet kiszámítása.
Az elv egyszerű. Az LM35, TMP35, TMP37 érzékelők hőmérsékletének kiszámításához:
- Olvassa el az ADC kódot.
- Számítsa ki a feszültséget az érzékelő kimenetén: Uout = N * Uion / 1024, ahol
- Uout - feszültség a hőmérséklet-érzékelő kimenetén;
- N - ADC kód;
- Uion - a referenciafeszültség-forrás feszültsége (áramkörünkhöz 5 V);
- 1024 - az ADC fokozatok maximális száma (10 bit).
Az 5 V referenciafeszültségű különböző érzékelők hőmérsékletének kiszámítására szolgáló képletek így néznek ki.
| Érzékelő típusa | A T (° C) hőmérséklet 5 V referenciafeszültséggel történő kiszámításának képlete az ADC-kódtól - 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 |
Ha digitális szűrést alkalmaznak, akkor figyelembe kell venni az együtthatót is. Azt is meg kell értenie, hogy a képletek könnyen érthető formában vannak megírva. Valódi programban jobb előre kiszámítani a képlet állandó részét és együtthatóként használni. Ezt részletesen leírja a 13. lecke. Információk találhatók az analóg jel leolvasásáról és digitális szűréséről is.
Arduino hőmérő program.
A programnak a következő funkciókat kell végrehajtania:
- olvassa el az ADC kódok értékeit;
- átlagolja őket (digitális szűrés) a zajállóság növelése érdekében;
- kiszámítja a hőmérsékletet az ADC kód alapján;
- jelenítse meg a hőmérséklet értékét egy négyjegyű LED-kijelzőn a következő formátumban: jel;
- tízes;
- egységek;
- tized ° C.
A program fejlesztése a szokásos elv alapján történik:
- 2 ms időtartamú időzítő megszakítást hajtanak végre;
- benne párhuzamos folyamat következik be: a LED-jelző regenerálása;
- ADC kódok olvasása és értékeik átlagolása;
- szoftver időzítők.
- szinkronizálás a programidőzítőből 1 mp;
Ha elolvassa az előző órákat, akkor minden világos lesz.
Az MsTimer2.h és a Led4Digits.h könyvtárakat össze kell kapcsolni. A könyvtárakat letöltheti a 10. és a 20. leckéből. Van részletes leírás és példák is. Az analóg bemenetek feszültségének mérését lásd a 13. leckében.
Azonnal adok egy vázlatot a programról.
// hőmérő, LM35, TMP35, TMP36, TMP37 érzékelők #include #include
#define MEASURE_PERIOD 500 // mérési idő, * 2 ms #define ADC_RESOLUTION 4.8828125 // ADC felbontás, mV (5000 mV / 1024) #define OFFSET 500. // kimeneti feszültség eltolás, mV (TMP36 esetén) #define SCALE_FACTOR 10. / / skála tényező, mV (TMP36 esetén)
int timeCount; // mérési idő számlálója hosszú összegA0; // változó az ADC kódok összegzéséhez long avarageTemp; // átlagos hőmérsékleti érték (ADC-kódok összege, átlagos érték * 500) logikai jelzőTempReady; // a hőmérsékletmérés készenléti jele az úszó hőmérséklet; számított hőmérséklet, ° C
// indikátor típusa 1; az 5,4,3,2 kategória eredményei; szegmens csapok 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); // állítsa az időzítő megszakítási időszakát 2 ms-ra MsTimer2 :: start (); // engedélyezi az időzítő megszakítását a Serial.begin (9600); // inicializálja a portot, 9600-as sebesség}
void loop () {
if (flagTempReady == true) {flagTempReady = hamis; // az adatok készen állnak
// a hőmérséklet hőmérsékletének kiszámítása = (átlagageTemp * ADC_RESOLUTION / 500. - OFFSET) / SCALE_FACTOR;
// a hőmérséklet megjelenítése az indikátoron, ha (hőmérséklet> = 0) {// pozitív hőmérsékleti diszprint ((int) (hőmérséklet * 10.), 4, 1); } else {// negatív hőmérséklet dissz. számjegy [3] = 0x40; // mínusz jelenik meg disp.print ((int) (hőmérséklet * -1 * 10.), 3, 1); } disp.digit [1] | = 0x80; // világítsa meg a második számjegy pontját // vigye át a hőmérsékletet a számítógépre Serial.println (hőmérséklet); }}
// ————————————— megszakítja a kezelőt 2 ms void timerInterrupt () {disp.regen (); // regenerálja a LED-jelzőt
// az átlagos hőmérsékleti idő méréseCount ++; // az átlagoló minták +1 számlálója sumA0 + = analogRead (A0); // ADC A0 csatorna kódok összegzése
// ellenőrizze az átlagoló minták számát, ha (timeCount> = MEASURE_PERIOD) {timeCount = 0; avarageTemp = sumA0; // túlterheli az átlagértéket sumA0 = 0; flagTempReady = true; // jelezze, hogy az eredmény készen áll}}
A vázlatot erről a linkről töltheti le:
Regisztráljon és fizessen. Csak 40 rubel. havonta az összes webhely-erőforráshoz való hozzáférésért!
Betöltés, ellenőrzés. Elindítjuk a soros port monitort, és ellenőrizzük a számítógépen lévő adatokat.
A programot a TMP36 érzékelőkhöz tervezték, de könnyen adaptálható más típusú érzékelőkhöz. Ehhez elegendő megváltoztatni a skála tényező és az eltolás értékeit, amelyeket a program elején a #define utasításokkal adunk meg.
| Érzékelő típusa | Faktor és elfogultság |
| 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. |
A hőmérő felbontása és pontossága.
Az ADC felbontása áramkörünkben 5 V / 1024 = 4,88 mV.
Hőmérő felbontása:
- 10 mV / ° C skálatényezőnél (LM35, TMP35, TMP36 érzékelők) kevesebb, mint 0,5 ° C;
- 20 mV / ° C méretezési tényezőnél (TMP37 szonda) kevesebb, mint 0,25 ° C.
Egészen tisztességes paraméterek.
Ami a mérési hibát illeti, valamivel rosszabb.
Maguk az érzékelők mérési hibája:
- legfeljebb 0,5 ° C az LM35 esetében;
- legfeljebb 1 ° C a TMP35, TMP36, TMP37 esetében.
Az Arduino tábla ADC-jének mérési hibája.
Készülékünkben 5 V referenciafeszültséget, azaz. tápfeszültség. Az Arduino UNO R3 táblákban az 5 V feszültség az NCP1117ST50 lineáris szabályozón alakul ki. A PDF formátumú specifikációk ezen a linken tekinthetők meg: NCP117.pdf. A mikrokapcsolás kimeneti feszültségének stabilitása meglehetősen magas - 1%.
Azok. a hőmérő teljes mérési hibája nem haladja meg a 2% -ot.
Kicsit növelhető, ha a táblán 5 V feszültséget mérünk, és az ADC felbontást a paraméterben nem 5 V-ra, hanem pontosabb értékre állítjuk. Az én táblámon a feszültség 5,01 V. lett. A programomban meg kell javítania:
#define ADC_RESOLUTION 4.892578 // ADC felbontás, mV (5010 mV / 1024)
Külső feszültség referencia használata az Arduino táblához.
De van egy radikális módszer az ADC mérési pontosságának és felbontásának javítására. Ez egy külső feszültség referencia használata.
A stabil feszültség leggyakoribb forrása az LM431, TL431 stb. Cikket fogok írni erről a mikrokapcsolóról. Most egy linket adok az információkhoz - LM431.pdf.
Az LM431 kapcsoló áramkört megadom 2,5 V referenciafeszültségként az Arduino kártyához.
A programban módosítania kell az ADC felbontását meghatározó sort:
#define ADC_RESOLUTION 2.44140625 // ADC felbontás, mV (2500 mV / 1024)
És a setup () alatt csatlakoztasson egy külső feszültség referenciát:
analóg hivatkozás (KÜLSŐ); // külső referenciafeszültség
Ennek eredményeként a felbontás 2-szer csökken, a stabilitás pedig nagyságrenddel csökken. Ugyanakkor a pontosság javítása érdekében meg kell mérni az LM431 valós feszültségét voltmérővel, és javítani kell a programban.
A hőmérő ilyen módosítására feltétlenül szükség van, ha a készüléket stabilizálatlan, 5 V közeli feszültségű áramforrásból táplálják, például galvánelemekből vagy újratölthető elemekből. Ebben az esetben nem kell beszélni az áramellátás stabilitásáról, és a referenciafeszültség-forrás stabilizálása nélkül a mérés nagyon feltételes lesz.
Felső szintű hőmérő program.
Az Arduino IDE monitor ablakában a futó számok sora gyorsan unalmassá válik. Csak a hőmérséklet értékét szeretném megnézni. Ezenkívül a hőmérő számítógéppel történő gyakorlati használatához telepíteni kell az Arduino IDE szoftvert. Nem minden számítógép rendelkezik vele. Ezenkívül az embereket gyakran érdeklik a hőmérsékletváltozások, a hevítés vagy lehűlés folyamata.Szeretném, ha regisztrálhatnám a hőmérsékleti változásokat és grafikusan megjeleníteném azokat.
Ehhez írtam egy egyszerű felső szintű programot, amely:
- megjeleníti az aktuális hőmérsékleti értéket;
- regisztrálja a hőmérséklet változását 1 mp diszkréten;
- információkat jelenít meg a hőmérséklet változásairól grafikus formában.
Ez a program használható mind a cikk hőmérőjével, mind az ezt követő leckék hőmérőivel más típusú érzékelőkkel.
A program a Windows 95, 98, XP, 7 operációs rendszerek alatt működik. A többit még nem próbáltam ki.
Az alkalmazás telepítése.
- Töltse le a Thermometer.zip archív fájlt:
Regisztráljon és fizessen. Csak 40 rubel. havonta az összes webhely-erőforráshoz való hozzáférésért!
- Csomagolja ki a munkamappába. A mappát elhagyhatja a hőmérő archívumában.
Az alkalmazás két fájlból áll:
- Thermometer.exe - futtatható fájl;
- Conf.txt - konfigurációs fájl.
Nincs szükség a program telepítésére, csak futtassa a Thermometer.exe fájlt.
A hőmérő csatlakoztatása a számítógéphez.
Az adatcsere a számítógép és a vezérlő között a COM porton keresztül történik. A port lehet valós vagy virtuális.
A legkényelmesebb mód a virtuális port használata, amelyet az Arduino kártya illesztőprogramja hoz létre. A port akkor jelenik meg, amikor a kártya csatlakozik a számítógéphez. Nem kell elindítania az Arduino IDE-t. A portszám megtekinthető: Vezérlőpult -> Rendszer -> Eszközkezelő -> Portok (COM és LPT)
COM5-ös van.
Csatlakoztathatja számítógépét valamilyen USB-UART hídon keresztül. PL2303 USB UART Board modulokat használok. A csatlakozás módját a cikk a programról írja le. Figyelje a hűtőt a Peltier elemen.
Ha a számítógép rendelkezik szabványos COM porttal (RS232 interfész), akkor nem kell illesztőprogramokat telepítenie. A vezérlő csatlakoztatásához ebben az esetben RS232 - TTL szint konverter, ADM232, SP232, MAX232 mikrokapcsolatok és hasonlók szükségesek.
Számos csatlakozási lehetőség van. A lényeg, hogy egy virtuális vagy valós COM port alakuljon ki a számítógépen.
A program első indítása.
A program elindítása előtt a virtuális COM portot már létre kell hozni a számítógépen. És mivel a port akkor jön létre, amikor az Arduino kártya csatlakozójához csatlakozik, ez azt jelenti, hogy először a lapot kell csatlakoztatnia a számítógéphez.
Ezután futtassa a Thermometer.exe programot. Néhány COM port be van írva a programkonfigurációs fájlba. A program indításkor megpróbálja megnyitni. Ha nem működik, akkor egy üzenetet jelenít meg a hibás port számával.
Kattintson az OK gombra, és megnyílik a programablak. A hőmérséklet helyett kötőjelek lesznek. Nincs adat.
Válassza ki a portválasztási módot a menüből (fent). Megnyílik egy kiválasztási ablak.
Állítsa be a tábla portszámát. Minden kikötőnek meg van írva az állapota. Természetesen a „free” feliratú portok közül kell választania.
Csukd be az ablakot. A kiválasztott COM port el lesz mentve a konfigurációs fájlban, és mindig meghívásra kerül, amikor a program elindul. A program indításakor nem kell beállítania a portot.
Ha a tábla be van kapcsolva, a program betöltődik, minden megfelelően működik, akkor másodpercenként egy kör-LED-nek villognia kell a hőmérsékleti érték előtt. Új adatok érkezésekor villog.
Anyakönyvvezető.
A program rendelkezik felvevővel, amely lehetővé teszi a hőmérséklet-változások dinamikájának megfigyelését. A felvevő automatikusan bekapcsol, amikor a program elindul. A hőmérsékleti értékeket 1 másodperces lépésekben rögzíti. A maximális regisztrációs idő 30 000 másodperc vagy 8,3 óra.
A felvétel eredményeinek megtekintéséhez nyomja meg a "Felvevő" menü fület.
Én melegítettem az érzékelőt egy forrasztópáka segítségével.
Nagyíthatja a töredéket úgy, hogy a jobb egérgombbal téglalap alakú területet választ ki. A területet balról jobbra, felülről lefelé kell kiválasztani.
Ha egérrel balról jobbra, alulról felfelé választ egy területet, akkor az összes grafikus információ megjelenik. Ez egyszerű.
Ezt a programot a következő három leckében használják más típusú hőmérsékletmérési projektekkel.
A következő leckében a hőmérsékletet KTY81 sorozatú szilícium érzékelőkkel mérjük.
Előző óra Órák listája Következő óra
Támogassa a projektet
2
A kiadvány szerzője
offline 1 óra
Edward
139
Megjegyzések: 1585Posta: 161Regisztráció: 2015-12-13
Termisztor
A termisztor érzékeny ellenállás, amely a hőmérséklettel megváltoztatja fizikai ellenállását. A termisztorok általában kerámia félvezető anyagból készülnek, például kobaltból, mangánból vagy nikkel-oxidból, és üveggel vannak bevonva. Kicsi, lapos, lezárt lemezek, amelyek viszonylag gyorsan reagálnak bármilyen hőmérsékleti változásra.
Az anyag félvezető tulajdonságai miatt a termisztorok negatív hőmérsékleti együtthatóval (NTC) rendelkeznek, azaz az ellenállás csökken a hőmérséklet növekedésével. Vannak azonban olyan PTC termisztorok is, amelyek ellenállása a hőmérséklet növekedésével növekszik.
Termisztor menetrend
A termisztorok előnyei
- A hőmérséklet-változásokra adott válasz nagy sebessége, pontossága.
- Alacsony költségű.
- Nagyobb ellenállás 2000 és 10 000 ohm között.
- Sokkal nagyobb érzékenység (~ 200 ohm / ° C) korlátozott, legfeljebb 300 ° C-os hőmérsékleti tartományban.
Az ellenállás hőmérsékletfüggései
Az ellenállás hőmérséklettől való függését a következő egyenlet fejezi ki:
Hol A, B, C - ezek konstansok (a számítási feltételek biztosítják), R - ellenállás Ohm-ban, T - hőmérséklet Kelvinben. Könnyen kiszámíthatja a hőmérséklet változását az ellenállás változásából vagy fordítva.
Hogyan kell használni a termisztort?
A termisztorokat szobahőmérsékleten (25 ° C) ellenálló értékük alapján osztályozzák. A termisztor passzív rezisztív eszköz, ezért megköveteli az áram kimeneti feszültségének figyelemmel kísérését. Rendszerint sorba vannak kapcsolva megfelelő stabilizátorokkal, amelyek hálózati feszültségosztót képeznek.
Példa: Tekintsünk egy termisztort, amelynek ellenállási értéke 25 ° C-on 2,2 K, és 80 ° C-on 50 ohm. A termisztort sorba kötik 1 kΩ-os ellenállással 5 V-os tápfeszültségen keresztül.
Ezért kimeneti feszültsége a következőképpen számítható:
25 ° C-on RNTC = 2200 ohm;
80 ° C-on RNTC = 50 ohm;
Fontos azonban megjegyezni, hogy szobahőmérsékleten a standard ellenállási értékek különbözőek a különböző termisztoroknál, mivel nem lineárisak. A termisztor exponenciális hőmérséklet-változással rendelkezik, ezért béta-állandóval rendelkezik, amelyet az adott hőmérsékletre vonatkozó ellenállásának kiszámítására használnak. Az ellenállás kimeneti feszültsége és hőmérséklete lineárisan összefügg.
A DS18B20 érzékelő csatlakoztatása a mikrovezérlőhöz
Tipikus ábra a DS18B20 érzékelők mikrokontrollerhez történő csatlakoztatásához:
Amint az a diagramból látható, a DS18B20 érzékelő (vagy érzékelők) három vezetővel csatlakoznak a mikrovezérlőhöz, ha közös tápegységgel rendelkeznek: - 1. következtetés - közös vezeték (tömeg, föld) - következtetés száma 2 - más néven DQ, amelyen keresztül az MK és a DS18B20 közötti kommunikáció zajlik, az MK bármelyik portjának bármely érintkezőjéhez csatlakozik. A DQ csapot az ellenálláson keresztül "fel kell húzni" a pozitív tápfeszültségig - 3. sz. következtetés - érzékelő tápellátása - +5 volt Ha a készülék több hőmérséklet-érzékelőt használ, akkor azokat az MK port különböző csapjaihoz lehet csatlakoztatni, de akkor a program hangereje megnő. Jobb, ha az érzékelőket az ábra szerint csatlakoztatja - párhuzamosan az MK port egyik érintkezőjéhez. Hadd emlékeztessem a felhúzható ellenállás méretére: „Az ellenállás ellenállását a használt kábel ellenállása és a külső zaj közötti kompromisszumból kell megválasztani. Az ellenállás ellenállása 5,1 és 1 kOhm között lehet. A nagy vezetőellenállású kábeleknél nagyobb ellenállást kell alkalmazni.És ahol ipari interferencia van, válasszon kisebb ellenállást, és használjon nagyobb vezeték keresztmetszetű kábelt. Telefonos tészta (4 mag) esetében 3,3 kΩ ellenállás szükséges 100 méterig. Ha „sodrott pár” -t használ, még a 2. kategóriát is, akkor a hossza akár 300 méterre is növelhető ”
Ellenálló hőmérséklet-érzékelők
A hőmérséklet-ellenállás érzékelők (RTD-k) olyan ritka fémekből készülnek, mint például a platina, amelyek elektromos ellenállása a hőmérséklettől függően változik.
Az ellenálló hőmérséklet-érzékelők pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, és a termisztorokkal ellentétben magas hőmérséklet-mérési pontosságot biztosítanak. Rossz érzékenységük azonban van. A Pt100 a legszélesebb körben elérhető érzékelő, amelynek standard ellenállási értéke 100 ohm 0 ° C-on. A fő hátrány a magas költség.
Az ilyen érzékelők előnyei
- Széles hőmérséklet-tartomány -200 és 650 ° C között
- Nagy kiesésű áram kimenetet biztosít
- Lineárisabb a hőelemekkel és az RTD-kkel összehasonlítva
Hőelem
A hőelem hőmérséklet-érzékelőket leggyakrabban azért használják, mert pontosak, -200 ° C és 2000 ° C közötti széles hőmérséklet-tartományban működnek, és viszonylag olcsók. Egy huzallal és dugóval ellátott hőelem az alábbi fotón:
Hőelem működése
A hőelem két különböző fémből készül, amelyek hegesztve vannak, hogy a hőmérsékleten potenciálkülönbséget hozzanak létre. A két csomópont közötti hőmérséklet-különbségből egy feszültség keletkezik, amelyet a hőmérséklet mérésére használnak. A két csomópont közötti feszültségkülönbséget Seebeck-effektusnak nevezzük.
Ha mindkét vegyület azonos hőmérsékleten van, akkor a különbözõ vegyületek különbségének lehetõsége nulla, azaz V1 = V2. Ha azonban a csomópontok különböző hőmérsékleteken vannak, akkor a kimeneti feszültség a két csomópont hőmérséklet-különbségéhez viszonyítva megegyezik a V1 - V2 különbséggel.
Az érzékelő teljes ellenőrzése
Ehhez megint szükség lesz egy multiméterre és egy hőmérőre, amelyek vízbe meríthetők és akár 100 ° C-ig is megjelenhetnek. Végrehajtási parancs:
- Csatlakoztassa a multiméter vezetékeit az érzékelő érintkezőihez.
- Mártsa be az ellenőrzendő tárgyat és a hőmérőt egy víztartályba.
- A multiméter hőmérsékletének és leolvasásának figyelemmel kísérésével melegíti a vizet.
A hűtőfolyadék hőmérséklet-érzékelőjének ellenőrzése
Amint azt már a táblázatból láthatta, az érzékelő ellenállása a hőmérséklet függvényében változik. Ha megfelelnek az asztalnak, akkor jól van. Amikor az ellenállási értékek megváltoznak, nem szabad éles ugrásokat végrehajtani - ez is a meghibásodás jele. Ha nincs megfelelő hőmérője, csak forrásban lévő vízzel, azaz 100 ° C-on tesztelhet. Az ellenállásnak ebben az esetben megközelítőleg 180 ohmnak kell lennie.
