Как подключить термистор к ардуино

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Arduino и термистор: принцип работы, схема подключения, код

Сегодня датчики температуры имеют широкое применение в различных встраиваемых системах от «умных» домов до промышленных компьютеризированных комплексов. Но словосочетание «датчик температуры» представляет собой общее понятие, под которым скрываются различные устройства, отличающиеся друг от друга характеристиками, формой исполнения и ценой.

Одним из простых типов датчиков температуры является термистор. Он довольно дешевый по сравнению с другими типами датчиков и прост в использовании, поэтому в основном его выбирают радиолюбители для создания своих проектов. Поэтому в данном материале рассмотрим, что такое термистор, и как его подключить к Arduino.

Итак, Термистор представляет собой особый тип резистора, сопротивление которого зависит от температуры. Есть два противоположных по своему принципу действия типа термисторов: PTC (с положительным температурным коэффициентом), где сопротивление возрастает с повышением температуры, и NTC (с отрицательным температурным коэффициентом), где сопротивление уменьшается при повышении температуры. В данном примере будем работать с NTC-термистором. Для расчета сопротивления термистора можно воспользоваться простой формулой, которая называется уравнением с параметром B (справедливо только для NTC-термистора).

Здесь е является основание натурального логарифма, R0 является сопротивлением терморезистора, измеренное при температуре T0, а B представляет собой постоянный коэффициент, который зависит от характеристик материала, эта константа выражается в Кельвинах, и ее значение указано производителями в технической документации на конкретную модель термистора.

Для расчета температуры нам нужно знать сопротивление RT, а для этого нужно воспользоваться законом Ома. Рассмотрим типовую схему с участием термистора.

Здесь сопротивление термистора найдем как RT = VRT / (VR/R). Вот теперь у нас есть все данные для расчета температуры.

Вот так будет выглядеть схема подключения термистора к Arduino. В ней мы подключим узел соединения резистора и терморезистора к аналоговому входу A0 платы Arduino, чтобы измерять напряжение в этой точке.

Далее приведем скетч, в котором будет определяться температура в цельсиях, кельвинах и фаренгейтах на основе полученного значения с аналогового входа A0 и параметров подключенного термистора.

Вот так будет выглядеть вывод данных на экран через последовательный порт.

Источник

Подключение термистора к arduino.

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:

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.

Источник

Как подключить термистор к Ардуино

Цифровая техника все больше входит в нашу жизнь, заменяя предыдущее поколение устройств, приборов и автоматов. Причина в модульности подобных конструкций, с переброской части функционала аппаратуры с физических элементов схемы в программную плоскость. То есть, доступно расширение возможностей конечного оборудования модификацией его управляющих кодов, без физического усложнения устройства.

Основа любой цифровой аппаратуры в комплексе — микроконтроллер. Именно он обрабатывает поступающую с датчиков информацию и выдает управляющие команды на исполняющие модули согласно заложенной программы.

Наиболее популярными и удобными для создания прототипов устройств, или DIY проектов, стали микроконтроллеры Arduino. Их наибольший плюс, кроме легкости подключения и разработки ПО, в наличии множества уже готовых расширяющих шилдов, с датчиками, или элементами контроля. Среди первых, достаточно высокой популярностью пользуются различные детекторы температуры цифрового и аналогового типа. Наиболее дешевый, надежный и простой в использовании вариант, которых — термистор Arduino.

Его применение оправдано во многих нишах, где нет критичных для чувствительного элемента подобного типа температур, но требуется знать текущий уровень нагрева газа (воздуха), вещества, или жидкости. Самыми простыми примерами тут выступают кондиционеры, системы поддержания комфортной температуры воды для человека или ее обитателей, различные инкубаторы, холодильники, отопление, активное термобелье. Везде, в конечном счете, термистор снизит общую цену финального продукта и повысит его надежность.

Что такое термистор и его виды

Термистор Ардуино — резистор, меняющий свое сопротивление в зависимости от температуры. Существуют два вида активных элементов подобного типа — реагирующие конкретно на охлаждение NTC «Negative Temperature Coefficient» или нагрев PTC «Positive Temperature Coefficient».

Каждый терморезистор имеет маркировку, указывающую на его сопротивление при определенной норме температуры. Для NTC принято считать последнюю за 25 ºС, у PTC она равна 0 ºС. На определении текущего значения характеристики и строиться выявление уровня нагрева или охлаждения окружающей элемент среды.

Аппаратно, все детекторы подобного типа напрямую подключить к Ардуино не получиться. В микроконтроллере отсутствует вход определяющий сопротивление нагрузки. Но есть пять, для Arduino Mini/Uno, или 16, у Mega 2560, АЦП вводов чувствительных к уровню поступающего сигнала — в пределах от 0 до 5 В. Здесь, чтобы узнать текущее значение характеристики резистора, достаточно использовать классическую схему делителя тока, одним плечом которого выступает известный и неизменный элемент, вторым — сам термистор. Подобная конструкция будет понижать напряжение проходящего тока, в зависимости от номиналов переменного и постоянного сопротивления.

Микроконтроллер, пользуясь полученной информацией на входе, может рассчитывать значения текущей температуры по формуле Стейнхарта — Харта, выводя ее из текущего значения характеристики термистора:

Или используя более простой, но обеспечивающей достаточную точность, для измеряющих устройств:

В первой, A и C берутся из спецификации к резистору. В остальном, для обоих: T — полученная температура в кельвинах,

Само текущее значение сопротивления R2, автоматически вычисляться по формуле, используемой для расчета делителей напряжения:

Где R1 — известный резистор плеча, Vвх — входящее напряжение (в Arduino — 5 В), Vвых — итоговое на входе логического модуля.

Есть нюанс, касающийся непосредственно получения значений напряжения с аналогового контакта микроконтроллера. Числовые данные порта АЦП лежат в пределах от 0 до 1023 и соответствуют промежутку от 0 до 5 В. Для расчета понятных человеку данных характеристики используется формула:

Приведенный метод не очень точен, по причине нелинейности роста сопротивления термистора от температуры. Разница в некоторых случаях, с реальным положением дел, может достигать нескольких десятков градусов. В представленном скетче используется иной принцип. Текущий нагрев среды будет определяться по таблице соответствий, представленной производителем чувствительного элемента. Скачать ее, для модели, указанной в схеме далее, можно из интернета по адресу https://datasheetspdf.com/pdf-file/944190/Danfoss/NTC100K/1.

Схема подключения

Рассмотренная схема — пример, демонстрирующий получения значений температуры для последующей обработки. Используемые компоненты:

Резистор R1 можно заменить любым иным, с последующим указанием его номинала в скетче. Для сохранения точности измерений не рекомендуется ставить элемент с сопротивлением выше 10 кОм. Дополнительно, с целью увеличения корректности показаний, можно разместить конденсатор между термистором и землей — он будет убирать помехи из линии. Кроме того, в плане точности измерений нужно помнить, что постоянный резистор R1, несмотря на свою маркировку, имеет приблизительно равное указанному на корпусе сопротивление. Его желательно замерить точно и внести в соответствующие корректные значения в поле скетча (R_NOMINAL примера).

Скетч

Программа, как и схема приводиться для примера. Измерив температуру раз в секунду, микроконтроллер будет отправлять ее значение на порт TX/RX для отображения результата в компьютере.

Точность измерений можно поднять и программным методом — опрашивая датчик несколько раз (обычно 10) и выводя среднее значение показаний.

В итоге

Микроконтроллер Ардуино, используемый совместно с терморезистором, способен не только точно измерять температуру, но и производить логические действия, связанные с ее изменением. К примеру, за счет дополнительных исполнительных модулей, поддерживать комфортное по нагреву или охлаждению состояние любой среды — воды, поверхности или воздуха.

Видео по теме

Источник

Практическое использование термистора с Arduino

Здравствуй, Хабрасообщество. После прочтения нескольких статей на хабе Arduino я загорелся заполучить эту игрушку. И вот недавно получил посылку с платой. Затем побаловался со светодиодами и захотел чего-нибудь посерьёзнее. Решил сделать простейший термометр, используя всего термистор, резистор на 10 кОм и LCD дисплей. Кому интересно что получилось — прошу под кат.

Начало

Термистор — это переменный резистор, меняющий своё сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

Нам потребуются следующие детали:
Arduino Uno — 1 шт
Термистор — 1 шт
Резистор c сопротивлением 10 кОм — 1 шт
LCD дисплей HJ1602A — 1 шт
Соединительные перемычки — несколько штук

Всё это у меня было, поэтому я сразу начал проектирование на breadboard.

Ножки к экрану я еще припаял в день покупки.

Затем присоединяем экран к выходам Arduino. У моего экрана распиновка такая.

1 (GND) GND — Земля
2 (VDD) 5v — Питание(+)
3 (VO/Contrast) — Управление контрастностью (сюда я подключил переменный резистор)
4 (RS) — 12 — Канал данных
5 (RW) — 11 — Канал данных
6 (E) — 10 — Канал данных
11 (DB4) — 5 — Канал данных
12 (DB5) — 4 — Канал данных
13 (DB6) — 3 — Канал данных
14 (DB7) — 2 — Канал данных
15 (BL1/Backlight1) — 13 — Питание подсветки(+)
16 (BL2/Backlight2) — GND — Земля(-)

Получилась вот такая картина.

Далее подключим одну ногу термистора к аналоговому входу A4 и резистор на 10 кОм в землю, а вторую ногу термистора к 5V.

В общем то и всё. Аппаратная часть готова. Вот схема.

Программирование

С программированием тут всё понятно. Исходный код скетча:

Результат работы программы.

Источник

Подключение термистора к Arduino

И называют их по разному: термистор, терморезистор и термосопротивление. но это одно и тоже, и внешний вид у них бывает всевозможный, в зависимости от характера их применения.

В данном примере мы будем использовать простейший NTC термистор c номинальным сопротивлением 10 кОм который легко приобрести в любом радио магазине. Обозначение его может быть 103 или TTC 103 (обозначение 103 говорит о том данный термистор имеет сопротивление 10 000 Ом = 10 кОм, то есть обозначение ‘103’ = первые 2 цифры это ’10’ и последняя ‘3’ это 3 нуля, таки образом получается 10 000 Ом или же 10 кОм).

Схема подключения довольна проста, это простейший резистивный делитель на двух резисторах одинакового номинала, R1 это наш NTC термистор номиналом 10 кОм подключенный к +5v, а R2 это обычный резистор с номиналом 10 кОм подключенный к минусу питания. И со средней точки включения R1 и R2 мы и будем снимать показания на аналоговый вход A0 Arduino (схема включения на первой картинке этой статьи).

Ну и собственно код, код очень простой и использует библиотеку math.h которая уже есть в поставляемом софте от Arduino, а так же небольшие вычисления для получения нужных нам значений.

Загружаем в Arduino скетч, открываем монитор порта (Ctrl+Shift+M в программе Arduino IDE) и видим температуру, а так же я прижал пальцем немного термистор и температура начала изменятся.

Был проделан эксперимент, термистор был подпаян на 11 метровый гибкий медный кусок кабеля 2х0.75 и сам термистор вынесен на улицу для контроля уличной температуры. Термистор был укутан в несколько слоев термоусадочных трубок для стабилизации изменения температуры ибо показания сильно прыгали когда наш датчик обдувался ветром. да и влага не будет проникать и портить его.

Схема немного была доработана, были добавлены два электролитических конденсатора для стабилизации показаний с резистивного делителя.

Ну и на последок фото с меги к которой подключено 2 термистора, 1 первое показание это улица, а втрое в комнате.

Источник