추세, 최대 및 최소 온도가 있는 외부 온도계

이 프로젝트 정보

소개

나는 이 온도계를 재미로 만들었지만 Arduino 소프트웨어 작성과 LCD 디스플레이 사용에 대한 약간의 경험도 얻었습니다. 작업하는 동안 몇 가지 기능을 추가하기로 결정했습니다. 측정된 최고 온도, 최저 온도 및 온도 추세를 보여주는 디스플레이의 위 또는 아래 화살표. 푸시 버튼은 표시된 최소 및 최대 온도를 현재 온도로 재설정하는 데 사용됩니다.

구축 방법

그것을 구축하는 것은 상당히 간단합니다. 일정에 표시된 대로 구성 요소를 연결합니다. Arduino Uno의 5V 출력은 모든 +5V 연결(화살표)에 연결되어야 합니다. 또한 모든 접지 핀을 상호 연결합니다. 온도계는 Arduino에 연결된 12V DC의 외부 전원 공급 장치에 의해 전원이 공급됩니다. 스케치를 다운로드하여 Arduino에 업로드하면 완료됩니다.

필요한 것:

센서, 고정밀 NTC

내가 사용하는 NTC는 10kΩ의 B+B Thermo Technik의 정밀 온도 센서입니다. 이 센서는 25°C에서 ±0.5%의 저항 허용 오차를 갖습니다. 시리즈 TS-NTC의 NTC 온도 센서는 -60 ... +150°C의 넓은 측정 범위를 가지므로 다음과 같은 애플리케이션에 적합합니다. 이제 값비싼 백금 저항기가 사용되었습니다. 기본 저항과 B 값 모두 허용 오차 ±0.5% 이내이므로 온도 보정 없이 부품을 여러 응용 분야에 사용할 수 있으며 재조정 없이 교체할 수도 있습니다. 따라서 간단한 저항 측정을 통해 이러한 방식으로 25°C에서 ±0.12K의 정확도를 얻을 수 있습니다. -60 ...+85 °C의 온도 범위에서 최대 오차는 약 ±0.5K입니다. 다른 고정밀 NTC를 사용할 수 있지만 스케치에서 Steinhart-Hart 계수를 해당 NTC에 맞게 변경해야 합니다(Steinhart-Hart 근사치 참조).

분명히 고정밀 온도 측정의 경우 NTC와 직렬로 연결된 전압 분배기의 다른 저항도 낮은 허용 오차 유형이어야 합니다. 나는 10kΩ, 공차 0.1%, 0.6W, 온도 계수 25ppm의 금속막 저항을 사용했습니다. 허용 오차가 0.5% 이하인 다른 모든 저항도 마찬가지입니다.

NTC 케이블 픽업 노이즈

NTC는 집 밖에 배치됩니다. 제 경우에는 몇 미터의 케이블이 있습니다. 집에 있는 다른 전기적으로 '시끄러운' 장비의 간섭을 피하기 위해 Arduino Uno(핀 14)의 아날로그 온도 입력에서 접지로 0.1uF의 디커플링 커패시터를 배치했습니다. 그 후에도 오실로스코프는 핀 14에 약간의 노이즈를 보여주었습니다. 소음은 1602 LCD 디스플레이의 시계로 인해 발생했습니다. 0.1uF의 디커플링 커패시터가 VDD와 LCD 디스플레이의 Vss 핀 사이에 배치된 후 사라졌습니다. 이 커패시터는 가능한 한 짧은 전선(최대 1cm)으로 LCD PC 기판에 직접 납땜해야 합니다.

오실로스코프는 핀 14의 신호가 그 후 깨끗한 것으로 나타났습니다. 스위칭 전원 공급 장치의 노이즈와 리플을 피하기 위해 Arduino의 5V와 gnd 사이에 470uF의 elco를 배치했습니다.

NTC 배치

잘못된 온도 측정을 피하기 위해 NTC와 그 인클로저는 절대로 태양 아래에 있지 않을 수 있습니다. 따라서 그늘에 두어야 합니다. 가급적이면 집의 북쪽(남반구에 있는 경우 남쪽) 또는 집에서 멀리 떨어진 곳에 두어야 합니다. 벽에 밀착되지는 않지만 벽 외부에서 최소한 몇 mm는 외부 공기보다 몇 도 더 따뜻할 수 있습니다. 그리고 차고 벽처럼 뒤에서 난방이 되지 않는 벽이 좋습니다.

소프트웨어 정보.

1602 LCD 명령에 대해 LiquidCrystal 라이브러리가 포함되어 있습니다. 여러 상수와 변수가 선언됩니다. 자세한 내용은 스케치의 주석을 읽어보십시오. A, B 및 C는 내가 사용하는 NTC에 대한 Steinhart - Hart 계수입니다. 다른 NTC의 경우 이러한 계수를 변경해야 합니다. 17행의 정수 간격은 3초인 두 개의 연속 측정 사이의 시간을 정의합니다. 온도 측정의 원활한 진행을 위해 30개의 연속 측정에서 실행 평균이 계산됩니다(행 22의 numReadings). 따라서 표시된 온도는 항상 지난 90초 동안의 평균 온도입니다. 실행 평균을 계산하기 위해 배열이 사용됩니다. 판독값[numReadings] 또는 이 경우 21행의 판독값[30]입니다. 각 판독값은 0에서 1023 사이의 정수입니다.

Steinhart-Hart 근사치

NTC(음의 온도 계수)는 온도 종속 저항이 있는 저항입니다. 온도가 상승하면 저항이 낮아집니다. 불행히도 저항과 온도 사이의 관계는 선형이 아닙니다. 그러나 R-T 곡선은 공식으로 근사할 수 있습니다. 실제로 두 가지 근사 공식이 사용됩니다. 소위 베타 공식과 Steinhart-Hart 공식. 후자가 최상의 근사치를 제공하기 때문에 그것이 내가 사용하는 것입니다. 종종 제조업체는 두 근사값에 대한 값을 제공합니다. 그러나 TS-NTC-103은 섭씨 -60...+150도의 넓은 온도 범위에서 사용할 수 있습니다. 우리는 약의 훨씬 더 작은 범위에서 그것을 사용하고 있기 때문에. -10...+30 섭씨 이 범위에 대해 특별히 계수를 직접 계산하면 더 나은 근사값을 얻을 수 있습니다. 우리 작업 범위(섭씨 -10도, 0도 및 +20도)에서 제조업체 사양의 세 가지 저항 온도 쌍을 사용했습니다. Stanford Reasearch Systems의 온라인 계산기로 계수를 계산하는 것은 간단합니다. 아래 다이어그램에서 베타 모델 근사값과 Steinhart-Hart 근사값 데이터(빨간색 점)를 볼 수 있습니다. 오른쪽 하단 모서리에서 저항 값이 10k인 경우 대략적인 온도는 Steinhart-Hart 근사값을 사용하면 섭씨 25,0035도이고 베타 근사값이 있는 섭씨 25,7716도는 상당히 좋지 않습니다. (NTC는 섭씨 25도에서 10k입니다)

NTC 계산기 링크

코드

아두이노

회로도