Šajā rakstā mēs apspriedīsim dažādus temperatūras sensoru veidus un to, kā tos var izmantot katrā konkrētajā gadījumā. Temperatūra ir fizisks parametrs, ko mēra grādos. Tā ir būtiska jebkura mērīšanas procesa sastāvdaļa. Jomas, kurās nepieciešami precīzi temperatūras mērījumi, ir medicīna, bioloģiskā izpēte, elektronika, materiālu izpēte un elektrisko izstrādājumu termiskā veiktspēja. Ierīce, ko izmanto siltuma enerģijas daudzuma mērīšanai, kas ļauj mums noteikt fiziskas temperatūras izmaiņas, ir pazīstama kā temperatūras sensors. Tie ir digitāli un analogi.
Galvenie sensoru veidi
Parasti datu iegūšanai ir divas metodes:
1. Kontakts... Saskares temperatūras sensori fiziski saskaras ar priekšmetu vai vielu. Tos var izmantot cieto vielu, šķidrumu vai gāzu temperatūras mērīšanai.
2. Bezkontakta... Bezkontakta temperatūras sensori nosaka temperatūru, pārtverot daļu no objekta vai vielas izstarotās infrasarkanās enerģijas un uztverot tās intensitāti. Tos var izmantot tikai temperatūras mērīšanai cietās daļās un šķidrumos. Viņi bez krāsas (caurspīdīguma) nespēj izmērīt gāzu temperatūru.
DTOZH darbības traucējumu simptomi
Šķidruma dzesēšanas sensoram, tāpat kā jebkuram citam sensoram, var būt darbības traucējumi, kas jebkad novedīs pie motora darbības traucējumiem.
Galvenās pazīmes, kas norāda ierīces sadalījumu:
- palielināts degvielas patēriņš;
- slikta izplūdes gāze, ja motors ir auksts;
- problēmas ar dzinēja iedarbināšanu aukstā laikā.
Parasti, ja rodas šāda problēma, sensors nav jāmaina. Problēma var būt saistīta ar vaļīgu vai bojātu kontaktu, elektroinstalācijas problēmu vai dzesēšanas šķidruma noplūdi.
Dažreiz auksts motora trieciens un "desa", un tā tukšgaitas ātrums lec no minimālās vērtības uz maksimālo vērtību minūtē, un pēc dažām minūtēm vai no restartēšanas situācija tiek labota.
Šo problēmu var izraisīt dzesēšanas šķidruma temperatūras sensora sabojāšanās.
Izmantojot omometru, varat pārbaudīt ierīces stāvokli. Šajā gadījumā jums tas nav jāatskrūvē. Pārbauda nevis tā pretestību, bet gan masas sensoru.
Kad sensors ir kārtībā, tad pretestība mēdz būt bezgalīga, ja tas ir salauzts, tad pretestība ir 10 kΩ vai mazāka.
Temperatūras sensoru veidi
Ir daudz dažādu temperatūras sensoru veidu. No vienkāršas termostata ierīces ieslēgšanas / izslēgšanas vadības līdz sarežģītām ūdens apgādes vadības sistēmām ar tās sildīšanas funkciju, ko izmanto augu audzēšanas procesos. Divi galvenie sensoru veidi - kontakts un bezkontakts - tiek sīkāk iedalīti rezistīvajos, sprieguma un elektromehāniskajos sensoros. Trīs visbiežāk izmantotie temperatūras sensori ir:
- Termistori
- Pretestības termopāri
- Termopāra
Šie temperatūras sensori savā starpā atšķiras pēc darbības parametriem.
IEKĀRTU ATTĪSTĪBAS TEHNOLOĢIJAS
Nodarbība par integrētu temperatūras sensoru ar analogo izeju pievienošanu Arduino kontrolierim. Tiek uzrādīts termometra darba projekts un aprakstīta ieprogrammēta informācijas apstrāde no temperatūras sensoriem.
Iepriekšējā nodarbība Nodarbību saraksts Nākamā nodarbība
Ar šo publikāciju es sāku nodarbību sēriju par temperatūras mērīšanu Arduino sistēmā. Kopumā plānotas 4 nodarbības par dažāda veida temperatūras sensoriem:
- integrēti temperatūras sensori ar analogo izeju - LM35, TMP35, TMP36, TMP37;
- KTY81 sērijas silīcija temperatūras sensori;
- integrēti sensori ar 1-vadu digitālo saskarni - DS18B20;
- termopāri (termoelektriskie pārveidotāji).
Katrā nodarbībā es jums pastāstīšu:
- īsi par temperatūras sensoru darbības principu un parametriem;
- par temperatūras sensoru pievienošanas mikrokontrolleriem shēmām;
- Es jums pastāstīšu par programmatūras informācijas apstrādi no temperatūras sensoriem;
- Es sniegšu termometra diagrammu, pamatojoties uz Arduino dēli un tā programmatūru.
Katrā nodarbībā tiks izskatīts termometra projekts, kura pamatā ir Arduino kontrolieris:
- atsevišķā režīmā ar informācijas izvadi uz LED indikatora;
- komunikācijas režīmā ar datoru, kas ļauj ne tikai parādīt pašreizējo temperatūru, bet arī reģistrēt temperatūras izmaiņas ar datu izvadi grafiskā formā.
Iebūvēti temperatūras sensori ar analogo sprieguma izeju.
Ņemot vērā visu šo ierīču daudzveidību, tām piemīt šādas vispārējās īpašības:
- izejas spriegums ir lineāri proporcionāls temperatūrai;
- sensoriem ir kalibrēts skalas koeficients izejas sprieguma atkarībai no temperatūras; papildu kalibrēšana nav nepieciešama.
Vienkārši sakot, lai izmērītu temperatūru, izmantojot šāda veida sensorus, ir nepieciešams izmērīt spriegumu pie izejas un, izmantojot mēroga koeficientu, pārveidot to par temperatūru.
Šajā kategorijā ietilpst daudz siltuma sensoru. Es gribētu izcelt šādus temperatūras sensoru tipus:
- LM35;
- TMP35;
- TMP36;
- TMP37.
Šīs ir visizplatītākās, diezgan precīzās, lētās ierīces. Esmu uzrakstījis rakstus par šiem sensoriem. Jūs varat apskatīt saites LM35 un TMP35, TMP36, TMP37. Tur sīki aprakstīti visi parametri, ierīču tehniskie parametri, tipiskās savienojuma shēmas.
Temperatūras sensoru pievienošana mikrokontrollerim.
Visērtāk ir izmantot sensorus TO-92 komplektā.
Vadu shēma ierīcēm TO-92 komplektā izskatās šādi.
Visi uzskaitītie sensori darbosies saskaņā ar šo shēmu. Informācija par citām temperatūras sensoru ieslēgšanas shēmām ir atrodama saitēs LM35 un TMP35, TMP36, TMP37.
Pamatparametri, sensoru atšķirības.
Būtiskās atšķirības starp uzskaitītajiem sensoriem ir šādas:
- TMP36 ir vienīgais no uzskaitītajiem temperatūras sensoriem, kas spēj mērīt negatīvās temperatūras.
- Sensoriem ir dažādi temperatūras mērīšanas diapazoni.
Mēs runājam par temperatūras sensoriem, kas savienoti saskaņā ar iepriekš minēto diagrammu. Piemēram, ir LM35 komutācijas ķēde, kas ļauj izmērīt negatīvās temperatūras. Bet to ir grūtāk īstenot, un tam ir nepieciešama papildu jauda. Negatīvām temperatūrām labāk izmantot TMP36.
Šīs ķēdes temperatūras sensoru LM35, TMP35, TMP36, TMP37 galvenos parametrus es apkopoju tabulā.
| Veids | Temperatūras mērīšanas diapazons, ° C | Izejas sprieguma nobīde, mV | Mēroga koeficients, mV / ° C | Izejas spriegums pie +25 ° C, mV |
| LM35, LM35A | 0 … + 150 | 0 | 10 | 250 |
| LM35C, LM35CA | 0 … + 110 | 0 | 10 | 250 |
| LM35D | 0 … + 100 | 0 | 10 | 250 |
| TMP35 | + 10 … + 125 | 0 | 10 | 250 |
| TMP36 | — 40 … + 125 | 500 | 10 | 750 |
| TMP37 | + 5 … + 100 | 0 | 20 | 500 |
Visiem temperatūras sensoriem izejas spriegums var būt tikai pozitīvs, bet novirzes dēļ TMP36 spēj izmērīt negatīvās temperatūras. Nulles spriegums izejā atbilst temperatūrai -40 ° C, un ar izejas spriegumu 0,5 V temperatūra būs 0 ° C. Es uzskatu, ka TMP36 ir lietotājam draudzīgākais analogais I / C temperatūras sensors, un es tos izmantoju diezgan plaši.
Arduino termometra projekts uz temperatūras sensoriem LM35, TMP35, TMP36, TMP37.
Mēs izstrādāsim termometru, kas:
- Atsevišķā režīmā parādiet temperatūras vērtību četrciparu septiņu segmentu gaismas diodes (LED) indikatorā.
- Nosūtiet pašreizējo temperatūras vērtību uz datoru. To var novērot, izmantojot Arduino IDE sērijas porta monitoru.
- Ar īpašas augstākā līmeņa programmas palīdzību (es to uzrakstīju): parādiet izmērīto temperatūru datora monitorā.
- reģistrē temperatūras izmaiņas un parāda tās grafiski.
Termometra ķēde, kuras pamatā ir Arduino UNO R3 dēlis.
Ir nepieciešams izveidot savienojumu ar Arduino dēli:
- četrciparu septiņu segmentu LED indikators multipleksētā režīmā;
- temperatūras sensors TMP36 vai līdzīgs.
Es izvēlējos LED indikatora tipu GNQ-3641BUE-21. Tas ir spilgts, optimālais izmērs šim uzdevumam. Mēs to savienojām ar Arduino dēli 20. nodarbībā. Šajā nodarbībā jūs varat redzēt indikatora dokumentāciju, savienojuma diagrammas. Ir arī bibliotēkas apraksts septiņu segmentu LED indikatoru kontrolei.
Termometra shēma, kuras pamatā ir Arduino UNO R3 dēlis, izskatās šādi.
LED indikators ir pievienots kontrolierim multipleksētā režīmā (19. nodarbība, 20. nodarbība).
Temperatūras sensors ir pievienots analogajai ieejai A0. Kondensators C1 - sensora barošanas bloķēšana, R1 un C2 - vienkāršākais analogais filtrs. Ja siltuma sensors ir uzstādīts mikrokontrollera tuvumā, filtru var izslēgt no ķēdes.
TMP35, TMP36, TMP37 ļauj strādāt ar slodzi ar jaudu līdz 10 nF, bet LM35 - ne vairāk kā 50 pF. Tāpēc, ja sensors ir pievienots kontrolierim ar garu līniju ar ievērojamu kapacitāti, tad rezistors R1 jāuzstāda sensora pusē, bet kondensators C2 - kontroliera pusē. Blokējošais kondensators C1 vienmēr ir uzstādīts blakus temperatūras sensoram.
Jebkurā gadījumā signāla digitālā filtrēšana no sensora tiks ieviesta kontroliera programmā.
Lai to pārbaudītu, es samontēju ierīci uz maizes dēļa.
Temperatūras aprēķins.
Princips ir vienkāršs. Lai aprēķinātu LM35, TMP35, TMP37 sensoru temperatūru, jums:
- Izlasiet ADC kodu.
- Aprēķiniet spriegumu sensora izejā kā Uout = N * Uion / 1024, kur
- Uout - spriegums pie temperatūras sensora izejas;
- N - ADC kods;
- Uions - standarta sprieguma avota spriegums (mūsu ķēdei 5 V);
- 1024 - maksimālais ADC gradāciju skaits (10 biti).
Formulas temperatūras aprēķināšanai dažādiem sensoriem ar atskaites spriegumu 5 V izskatās šādi.
| Sensora tips | Formula temperatūras T (° C) aprēķināšanai ar atskaites spriegumu 5 V no ADC koda - N. |
| LM35, TMP35 | T = (N * 5/1024) / 0,01 |
| TMP36 | T = (N * 5/1024 - 0,5) / 0,01 |
| TMP37 | T = (N * 5/1024) / 0,02 |
Ja tiek izmantota digitālā filtrēšana, tad jāņem vērā arī tās koeficients. Jums arī jāsaprot, ka formulas ir rakstītas viegli saprotamā formā. Reālā programmā labāk ir iepriekš aprēķināt formulas nemainīgo daļu un izmantot to kā koeficientu. Tas ir sīki aprakstīts 13. nodarbībā. Ir arī informācija par analogā signāla nolasīšanu un digitālo filtrēšanu.
Arduino termometra programma.
Programmai jāveic šādas funkcijas:
- nolasīt ADC kodu vērtības;
- vidēji tos (digitālā filtrēšana), lai palielinātu trokšņa imunitāti;
- aprēķināt temperatūru no ADC koda;
- parādīt temperatūras vērtību uz četrciparu LED indikatora šādā formātā: sign;
- desmitiem;
- vienības;
- desmitdaļas ° C.
Programmas izstrāde balstās uz parasto principu:
- tiek ieviests taimera pārtraukums ar 2 ms periodu;
- tajā notiek paralēls process: LED indikatora reģenerācija;
- lasīt ADC kodus un vidēji novērtēt to vērtības;
- programmatūras taimeri.
- sinhronizācija no programmas taimera 1 sek;
Ja jūs izlasīsit iepriekšējās nodarbības, tad viss būs skaidrs.
Bibliotēkām MsTimer2.h un Led4Digits.h jābūt savienotām. Bibliotēkas var lejupielādēt no 10. un 20. nodarbības. Ir arī detalizēts apraksts un piemēri. Skatiet 13. nodarbību par analogo ieeju sprieguma mērīšanu.
Es uzreiz sniegšu programmas skici.
// termometrs, sensori LM35, TMP35, TMP36, TMP37 #include #include
#define MEASURE_PERIOD 500 // mērīšanas laiks, * 2 ms #define ADC_RESOLUTION 4.8828125 // ADC izšķirtspēja, mV (5000 mV / 1024) #define OFFSET 500. // izejas sprieguma nobīde, mV (TMP36) #define SCALE_FACTOR 10. / / mēroga koeficients, mV (TMP36)
int timeCount; // mērījumu laika skaitītājs gara summaA0; // mainīgais ADC kodu summēšanai long avarageTemp; // vidējā temperatūras vērtība (ADC kodu summa, vidējā vērtība * 500) Boolean flagTempReady; // temperatūras mērīšanas gatavības pazīme pludiņa temperatūra; aprēķinātā temperatūra, ° C
// 1. indikatora tips; 5,4,3,2 kategoriju rezultāti; segmenta tapas 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, taimerisPārtraukt); // iestatiet taimera pārtraukuma periodu uz 2 ms MsTimer2 :: start (); // iespējot taimera pārtraukumu Serial.begin (9600); // inicializēt portu, ātrums 9600}
void loop () {
if (flagTempReady == true) {flagTempReady = nepatiesa; // dati ir gatavi
// temperatūras temperatūras aprēķināšana = (vidageTemp * ADC_RESOLUTION / 500. - OFFSET) / SCALE_FACTOR;
// temperatūras parādīšana indikatorā, ja (temperatūra> = 0) {// pozitīvas temperatūras izkliedes izdruka ((int) (temperatūra * 10.), 4, 1); } cits {// negatīvās temperatūras izkliede.cipars [3] = 0x40; // tiek parādīts mīnus disp.print ((int) (temperatūra * -1 * 10.), 3, 1); } disp.digit [1] | = 0x80; // apgaismojiet otrā cipara punktu // temperatūras pārsūtīšana uz datoru Serial.println (temperatūra); }}
// ————————————— pārtraukt apdarinātāju 2 ms void timerInterrupt () {disp.regen (); // atjaunot LED indikatoru
// vidējās temperatūras laika mērīšanaCount ++; // vidējo paraugu skaitītājs +1 summaA0 + = analogRead (A0); // ADC kanāla A0 kodu summēšana
// pārbaudiet vidējo paraugu skaitu, ja (timeCount> = MEASURE_PERIOD) {timeCount = 0; avarageTemp = summaA0; // pārslogot vidējo vērtību summaA0 = 0; flagTempReady = true; // parakstiet, ka rezultāts ir gatavs}}
Skici var lejupielādēt no šīs saites:
Reģistrējieties un samaksājiet. Tikai 40 rubļi. mēnesī par piekļuvi visiem vietnes resursiem!
Iekraušana, pārbaude. Mēs sākam seriālā porta monitoru un pārbaudām datus datorā.
Programma ir paredzēta TMP36 sensoriem, taču to ir viegli pielāgot cita veida sensoriem. Lai to izdarītu, pietiek ar to, lai mainītu mēroga koeficienta un nobīdes vērtības, kas norādītas programmas sākumā ar paziņojumiem #define.
| Sensora tips | Faktors un neobjektivitāte |
| 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. |
Termometra izšķirtspēja un precizitāte.
ADC izšķirtspēja mūsu ķēdē ir 5 V / 1024 = 4,88 mV.
Termometra izšķirtspēja:
- mēroga koeficientā 10 mV / ° C (LM35, TMP35, TMP36 sensori) ir mazāks par 0,5 ° C;
- pie mērogošanas koeficienta 20 mV / ° C (zonde TMP37) ir mazāka par 0,25 ° C.
Diezgan pienācīgi parametri.
Kas attiecas uz mērījumu kļūdu, tā ir nedaudz sliktāka.
Pašu sensoru mērīšanas kļūda ir:
- LM35 gadījumā ne vairāk kā 0,5 ° C;
- ne vairāk kā 1 ° C TMP35, TMP36, TMP37.
Arduino dēļa ADC mērīšanas kļūda.
Savā ierīcē mēs izmantojām 5 V atsauces spriegumu, t.i. barošanas avota spriegums. Arduino UNO R3 dēļos 5 V spriegums tiek veidots uz lineārā regulatora NCP1117ST50. Specifikācijas PDF formātā var apskatīt šajā saitē NCP117.pdf. Šīs mikroshēmas izejas sprieguma stabilitāte ir diezgan augsta - 1%.
Tie. termometra kopējā mērījumu kļūda nav lielāka par 2%.
To var nedaudz palielināt, izmērot 5 V spriegumu uz tāfeles un iestatot ADC izšķirtspēju parametrā nevis uz 5 V, bet uz precīzāku vērtību. Manā dēlī spriegums izrādījās 5,01 V. Manā programmā jums jānosaka:
#define ADC_RESOLUTION 4.892578 // ADC izšķirtspēja, mV (5010 mV / 1024)
Ārējās sprieguma atsauces izmantošana Arduino dēlim.
Bet ir radikāls veids, kā uzlabot gan ADC mērījumu precizitāti, gan izšķirtspēju. Tas ir ārējās sprieguma atsauces izmantošana.
Visizplatītākais stabilā sprieguma avots ir LM431, TL431 utt. Es uzrakstīšu rakstu par šo mikroshēmu. Pagaidām sniegšu saiti uz informāciju - LM431.pdf.
Es sniegšu LM431 komutācijas ķēdi kā 2,5 V atsauces spriegumu Arduino dēlim.
Programmā jums jāmaina līnija, kas nosaka ADC izšķirtspēju:
#define ADC_RESOLUTION 2.44140625 // ADC izšķirtspēja, mV (2500 mV / 1024)
Un iestatīšanas laikā () pievienojiet ārējo sprieguma atsauci:
analogReference (ĀRĒJAIS); // ārējais atskaites spriegums
Tā rezultātā izšķirtspēja samazināsies 2 reizes, un stabilitāte samazināsies par lieluma pakāpi. Vienkārši, lai uzlabotu precizitāti, ir nepieciešams izmērīt LM431 reālo spriegumu ar voltmetru un izlabot to programmā.
Šāda termometra modifikācija ir absolūti nepieciešama, ja ierīci darbina no nestabilizēta strāvas avota ar spriegumu, kas tuvu 5 V, piemēram, no galvaniskām baterijām vai atkārtoti uzlādējama akumulatora. Šajā gadījumā nav jārunā par barošanas avota stabilitāti, un, nenostabilizējot atskaites sprieguma avotu, mērījums būs ļoti nosacīts.
Augsta līmeņa termometra programma.
Skatoties uz skaitļu rindām Arduino IDE monitora logā, ātri kļūst garlaicīgi. Es tikai gribu redzēt temperatūras vērtību. Turklāt, lai praktiski lietotu termometru ar datoru, jāinstalē programmatūra Arduino IDE. Ne visos datoros tā ir. Arī cilvēkus bieži interesē temperatūras izmaiņas, laika gaitā notiekošais sildīšanas vai dzesēšanas process.Es gribētu, lai varētu reģistrēt temperatūras izmaiņas un attēlot tās grafiski.
Lai to izdarītu, es uzrakstīju vienkāršu augstākā līmeņa programmu, kas:
- parāda pašreizējo temperatūras vērtību;
- reģistrē temperatūras izmaiņas ar 1 sek diskrētumu;
- parāda informāciju par temperatūras izmaiņām grafiskā formā.
Šo programmu var izmantot gan ar šī raksta termometru, gan nākamo nodarbību termometriem ar cita veida sensoriem.
Programma darbojas operētājsistēmās Windows 95, 98, XP, 7. Pārējo neesmu izmēģinājis.
Lietotnes instalēšana.
- Lejupielādējiet arhīva failu Thermometer.zip:
Reģistrējieties un samaksājiet. Tikai 40 rubļi. mēnesī par piekļuvi visiem vietnes resursiem!
- Izpakojiet to darba mapē. Jūs varat atstāt mapi no termometra arhīva.
Lietojumprogramma sastāv no diviem failiem:
- Thermometer.exe - izpildāms fails;
- Conf.txt - konfigurācijas fails.
Programma nav jāinstalē, vienkārši palaidiet failu Thermometer.exe.
Termometra pievienošana datoram.
Datu apmaiņa starp datoru un kontrolieri notiek caur COM portu. Osta var būt reāla vai virtuāla.
Ērtākais veids ir izmantot virtuālo portu, kuru izveido Arduino dēļa draiveris. Ports parādās, kad tāfele ir pievienota datoram. Jums nav nepieciešams palaist Arduino IDE. Porta numuru var apskatīt: Vadības panelis -> Sistēma -> Ierīču pārvaldnieks -> Porti (COM un LPT)
Man ir COM5.
Datoru var savienot, izmantojot sava veida USB-UART tiltu. Es izmantoju PL2303 USB UART Board moduļus. Kā izveidot savienojumu, ir rakstīts par programmu Monitor Monitor ledusskapis uz Peltier elementa.
Ja datoram ir standarta COM ports (RS232 saskarne), jums nav jāinstalē neviens draiveris. Lai šajā gadījumā pievienotu kontrolieri, ir jāizmanto RS232 - TTL līmeņa pārveidotājs, ADM232, SP232, MAX232 mikroshēmas un tamlīdzīgi.
Ir daudz savienojuma iespēju. Galvenais ir tas, ka datorā tiek izveidots virtuālais vai reālais COM ports.
Pirmā programmas palaišana.
Pirms programmas palaišanas datorā jau jābūt izveidotam virtuālajam COM portam. Tā kā ports tiek izveidots, pieslēdzoties Arduino dēļu savienotājam, tas nozīmē, ka vispirms dēlis ir jāpievieno datoram.
Pēc tam palaidiet programmu Thermometer.exe. Daži COM porti ir ierakstīti programmas konfigurācijas failā. Programma mēģinās to atvērt, startējot. Ja tas nedarbojas, tas parādīs ziņojumu ar kļūdainā porta numuru.
Noklikšķiniet uz Labi, un tiks atvērts programmas logs. Temperatūras vietā būs domuzīmes. Nav datu.
Izvēlnē (augšpusē) atlasiet porta izvēles režīmu. Tiks atvērts atlases logs.
Iestatiet sava kuģa porta numuru. Katrai ostai ir rakstīts savs stāvoklis. Protams, jums ir jāizvēlas viena no ostām ar marķējumu “bezmaksas”.
Aizvērt logu. Atlasītais COM ports tiks saglabāts konfigurācijas failā, un vienmēr tiks izsaukts, palaižot programmu. Katru reizi, startējot programmu, nav jāiestata ports.
Ja dēlis ir ieslēgts, programma ir ielādēta, viss darbojas pareizi, tad reizi sekundē temperatūras vērtības priekšā vajadzētu mirgot aplim-LED. Tas mirgo, kad pienāk jauni dati.
Reģistratore.
Programmai ir reģistrators, kas ļauj novērot temperatūras izmaiņu dinamiku. Diktofons ieslēdzas automātiski, kad sākas programma. Tas reģistrē temperatūras vērtības ar 1 sekundes soli. Maksimālais reģistrācijas laiks ir 30 000 sekundes jeb 8,3 stundas.
Lai skatītu ierakstīšanas rezultātus, nospiediet izvēlnes cilni "Recorder".
Es biju tas, kurš sildīja sensoru ar lodāmuru.
Fragmentu var palielināt, nospiežot peles labo pogu, atlasot taisnstūra laukumu. Platība jāizvēlas no kreisās uz labo pusi, no augšas uz leju.
Atlasot apgabalu ar peli no kreisās uz labo pusi, no apakšas uz augšu, tiks parādīta visa grafiskā informācija. Tas ir vienkārši.
Šī programma tiks izmantota nākamajās trīs nodarbībās ar cita veida temperatūras mērīšanas projektiem.
Nākamajā nodarbībā mēs izmērīsim temperatūru, izmantojot KTY81 sērijas silīcija sensorus.
Iepriekšējā nodarbība Nodarbību saraksts Nākamā nodarbība
Atbalstiet projektu
2
Publikācijas autors
bezsaistē 1 stunda
Edvards
139
Komentāri: 1585Posts: 161 Reģistrācija: 2015-12-13
Termistors
Termistors ir jutīgs rezistors, kas maina savu fizisko pretestību ar temperatūru. Parasti termistori ir izgatavoti no keramikas pusvadītāju materiāla, piemēram, kobalta, mangāna vai niķeļa oksīda, un ir pārklāti ar stiklu. Tie ir mazi plakani noslēgti diski, kas salīdzinoši ātri reaģē uz jebkurām temperatūras izmaiņām.
Materiāla pusvadītāju īpašību dēļ termistoriem ir negatīvs temperatūras koeficients (NTC), t.i. pretestība samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Tomēr ir arī PTC termistori, kuru pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai.
Termistoru grafiks
Termistoru priekšrocības
- Liels reaģēšanas ātrums uz temperatūras izmaiņām, precizitāte.
- Lēts.
- Lielāka pretestība diapazonā no 2000 līdz 10 000 omiem.
- Daudz augstāka jutība (~ 200 omi / ° C) ierobežotā temperatūras diapazonā līdz 300 ° C.
Pretestības atkarība no temperatūras
Pretestības atkarību no temperatūras izsaka šāds vienādojums:
Kur A, B, C - tās ir konstantes (ko nodrošina aprēķinu noteikumi), R - pretestība omos, T - temperatūra Kelvinos. Jūs viegli varat aprēķināt temperatūras izmaiņas pēc pretestības izmaiņām vai otrādi.
Kā lietot termistoru?
Termistori ir novērtēti pēc to pretestības vērtības istabas temperatūrā (25 ° C). Termistors ir pasīva pretestības ierīce, tāpēc tas prasa ražot pašreizējā izejas sprieguma uzraudzību. Parasti tie ir savienoti virknē ar piemērotiem stabilizatoriem, kas veido tīkla sprieguma dalītāju.
Piemērs: Apsveriet termistoru ar pretestības vērtību 2,2 K pie 25 ° C un 50 omi pie 80 ° C. Termistors ir savienots virknē ar 1 kΩ rezistoru caur 5 V barošanas avotu.
Tāpēc tā izejas spriegumu var aprēķināt šādi:
25 ° C temperatūrā RNTC = 2200 omi;
80 ° C temperatūrā RNTC = 50 omi;
Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka istabas temperatūrā standarta pretestības vērtības dažādiem termistoriem ir atšķirīgas, jo tās ir nelineāras. Termistoram ir eksponenciālas temperatūras izmaiņas, un tāpēc beta konstante, ko izmanto, lai aprēķinātu tā pretestību noteiktai temperatūrai. Rezistora izejas spriegums un temperatūra ir lineāri saistīti.
DS18B20 sensora pievienošana mikrokontrollerim
Tipiska shēma DS18B20 sensoru pievienošanai mikrokontrollerim:
Kā redzams no diagrammas, DS18B20 sensors (vai sensori) ir pievienots mikrokontrollerim, ja tiem ir kopīgs barošanas avots, ar trim vadītājiem: - secinājums Nr. 1 - kopējais vads (masa, zeme) - secinājuma numurs 2 - aka DQ, caur kuru notiek sakari starp MK un DS18B20, ir savienots ar jebkuru MK jebkuras ostas tapu. DQ tapa ir "jāvelk" caur rezistoru uz pozitīvo barošanas avotu - secinājums Nr. 3 - sensora barošana - +5 volti Ja ierīce izmanto vairākus temperatūras sensorus, tad tos var savienot ar dažādiem MK porta tapām, bet pēc tam programmas apjoms palielināsies. Sensorus labāk savienot, kā parādīts diagrammā, paralēli ar vienu MK porta tapu. Atgādināšu par pievilkšanas rezistora izmēru: “Rezistora pretestība jāizvēlas no kompromisa starp izmantotā kabeļa pretestību un ārējo troksni. Rezistora pretestība var būt no 5,1 līdz 1 kOhm. Kabeļiem ar lielu vadītāja pretestību jāizmanto lielāka pretestība.Ja tur ir rūpnieciski traucējumi, izvēlieties mazāku pretestību un izmantojiet kabeli ar lielāku stieples šķērsgriezumu. Tālruņa nūdelēm (4 kodoliem) 100 metriem ir nepieciešams 3,3 kΩ rezistors. Ja izmantojat "vītā pāra", pat 2. kategorijas, garumu var palielināt līdz 300 metriem "
Resistīvie temperatūras sensori
Temperatūras pretestības sensori (RTD) ir izgatavoti no retiem metāliem, piemēram, platīna, kuru elektriskā pretestība mainās atkarībā no temperatūras.
Rezistīviem temperatūras detektoriem ir pozitīvs temperatūras koeficients, un atšķirībā no termistoriem tie nodrošina augstas temperatūras mērīšanas precizitāti. Tomēr viņiem ir slikta jutība. Pt100 ir visplašāk pieejamais sensors ar standarta pretestības vērtību 100 omi pie 0 ° C. Galvenais trūkums ir augstās izmaksas.
Šādu sensoru priekšrocības
- Plašs temperatūras diapazons no -200 līdz 650 ° C
- Nodrošiniet lielu kritiena strāvas izvadi
- Lineārāks, salīdzinot ar termopāriem un PTA
Termopāra
Termoelementu temperatūras sensori tiek izmantoti visbiežāk, jo tie ir precīzi, darbojas plašā temperatūras diapazonā no -200 ° C līdz 2000 ° C un ir salīdzinoši lēti. Termopāri ar vadu un kontaktdakšu zemāk esošajā fotoattēlā:
Termopāra darbība
Termoelements ir izgatavots no diviem atšķirīgiem metāliem, kas sametināti kopā, lai radītu potenciāla starpību temperatūrā. No temperatūras starpības starp abiem krustojumiem rodas spriegums, ko izmanto temperatūras mērīšanai. Sprieguma starpību starp abiem krustojumiem sauc par Zēbeka efektu.
Ja abi savienojumi atrodas vienā temperatūrā, dažādu savienojumu atšķirības iespēja ir nulle, t.i. V1 = V2. Tomēr, ja krustojumi atrodas dažādās temperatūrās, izejas spriegums attiecībā pret temperatūras starpību starp abiem krustojumiem būs vienāds ar to V1 - V2 starpību.
Pilna sensora pārbaude
Lai to izdarītu, jums atkal būs nepieciešams multimetrs un termometrs, kurus var iegremdēt ūdenī un rādīt līdz 100 ° C. Izpildes rīkojums:
- Pievienojiet multimetra vadus sensora kontaktiem.
- Iemērciet pārbaudāmo priekšmetu un termometru ūdens traukā.
- Jūs uzsildāt ūdeni, kontrolējot multimetra temperatūru un rādījumus.
Dzesēšanas šķidruma temperatūras sensora pārbaude
Kā jūs jau redzējāt no tabulas, sensora pretestība mainās atkarībā no temperatūras. Ja viņi sakrīt ar tabulu, viņam viss ir kārtībā. Mainoties pretestības vērtībām, nedrīkst būt strauju lēcienu - tas arī liecina par nepareizu darbību. Ja jums nav piemērota termometra, jūs varat pārbaudīt tikai ar verdošu ūdeni, tas ir, 100 ° C temperatūrā. Pretestībai šajā gadījumā jābūt aptuveni vienādai ar 180 omiem.
