Termometer Luar dengan Tren, Suhu Maks dan Suhu Min

Tentang proyek ini

Pendahuluan

Saya membuat termometer ini untuk bersenang-senang, tetapi juga untuk mendapatkan pengalaman dengan menulis perangkat lunak Arduino dan dengan menggunakan layar LCD. Saat mengerjakannya, saya memutuskan untuk menambahkan beberapa fungsionalitas. Suhu maksimum yang diukur, suhu minimum dan panah ke atas atau ke bawah pada layar yang menunjukkan tren suhu. Tombol tekan digunakan untuk mengatur ulang suhu minimum dan maksimum yang ditampilkan ke suhu saat ini.

Bagaimana membangunnya

Membangunnya cukup sederhana. Hubungkan komponen seperti yang ditunjukkan dalam jadwal. Output 5V dari Arduino Uno harus ditautkan ke semua koneksi +5V (panah.) Juga interkoneksi semua pin ground. Termometer ini didukung oleh catu daya eksternal 12 V DC yang terhubung ke Arduino. Unduh sketsa dan unggah ke Arduino Anda dan selesai.

Yang Anda butuhkan:

• Arduino Uno

• Layar LCD 1602A

• Supply daya 12 V DC

• B+B Thermo Technik TS-NTC-103 (10kΩ)

• Resistor film logam 10kΩ, toleransi 0,1%

• potmeter 10kΩ linier

• Resistor 820 (toleransi tidak penting, 10%, 5% atau lebih baik cukup)

• Resistor 10 kΩ (toleransi tidak penting)

• Kapasitor 0,1 uF (=100nF) 16V (2 buah)

• Elco 470 uF 16V

• tombol tekan (biasanya mati)

• Enclosure jika Anda ingin membangunnya

Sensor, NTC presisi tinggi

NTC yang saya gunakan adalah sensor suhu presisi B+B Thermo Technik 10 kΩ. Sensor ini memiliki toleransi resistansi pada 25 °C sebesar ±0,5% Sensor suhu NTC seri TS-NTC memiliki rentang pengukuran lebar -60 ... +150 °C, dan karenanya, cocok untuk aplikasi di mana hingga sekarang resistor platinum mahal sedang digunakan. Baik resistansi dasar maupun nilai B berada dalam toleransi ±0,5%, sehingga komponen dapat digunakan di banyak aplikasi tanpa kalibrasi suhu dan juga dapat diganti tanpa penyesuaian ulang. Oleh karena itu, melalui pengukuran resistansi sederhana, akurasi ±0,12 K pada 25 °C dapat dicapai dengan cara ini. Dalam kisaran suhu -60 ...+85 °C, kesalahan maksimum sekitar ±0,5K. Anda dapat menggunakan NTC presisi tinggi lainnya, tetapi kemudian Anda harus mengubah koefisien Steinhart-Hart dalam sketsa agar sesuai dengan NTC tersebut (lihat perkiraan Steinhart-Hart.)

Jelas untuk pengukuran suhu presisi tinggi resistor lain dari pembagi tegangan, secara seri dengan NTC, juga perlu jenis toleransi rendah. Saya menggunakan resistor metalfilm 10kΩ, toleransi 0,1%, 0,6W, koefisien suhu 25 ppm. Resistor lain dengan toleransi 0,5% atau kurang dapat digunakan.

Kabel NTC menangkap suara

NTC ditempatkan di luar rumah. Dalam kasus saya dengan beberapa meter kabel. Untuk menghindari gangguan dari peralatan listrik 'berisik' lainnya di rumah saya menempatkan kapasitor decoupling 0,1 uF dari input suhu analog Arduino Uno (pin 14) ke bumi. Osiloskop masih menunjukkan beberapa kebisingan pada pin 14 setelah itu. Kebisingan itu disebabkan oleh jam layar LCD 1602. Itu menghilang setelah kapasitor decoupling 0,1 uF ditempatkan antara VDD dan pin Vss dari layar LCD. Kapasitor ini harus disolder langsung pada papan PC LCD dengan kabel sependek mungkin (paling banyak 1 cm.)

Osiloskop menunjukkan sinyal pada pin 14 bersih setelah itu. Untuk menghindari kebisingan dan riak dari catu daya switching, saya menempatkan elco 470 uF antara 5V dan gnd Arduino

Penempatan NTC

Untuk menghindari kesalahan pengukuran suhu, NTC dan penutupnya mungkin tidak pernah berada di bawah sinar matahari. Jadi sebaiknya diletakkan di tempat teduh, sebaiknya di sisi utara rumah (di sisi selatan jika Anda berada di belahan bumi selatan) atau bahkan jauh dari rumah. Tidak ketat ke dinding, tetapi setidaknya beberapa mm di luar dinding, karena dinding mungkin beberapa derajat lebih hangat daripada udara luar. Dan sebaiknya dinding tanpa pemanas di belakangnya seperti dinding garasi.

Tentang perangkat lunak.

Pustaka LiquidCrystal disertakan untuk perintah 1602 LCD. Beberapa konstanta dan variabel dideklarasikan. Silakan baca komentar di de sketch untuk info lebih lanjut. A, B dan C adalah koefisien Steinhart - Hart untuk NTC yang saya gunakan. Untuk NTC lain, Anda harus mengubah koefisien ini. Interval bilangan bulat pada baris 17 mendefinisikan waktu antara dua pengukuran yang berurutan, yaitu 3 detik. Untuk mendapatkan kemajuan yang mulus dari pengukuran suhu, rata-rata berjalan dihitung dari 30 pengukuran berturut-turut (angkaBacaan pada baris 22). Oleh karena itu suhu yang ditampilkan selalu rata-rata suhu 90 detik terakhir. Untuk perhitungan rata-rata berjalan, array digunakan:pembacaan[numReadings] atau dalam hal ini pembacaan[30] pada baris 21. Setiap pembacaan adalah bilangan bulat antara 0 dan 1023.

Perkiraan Steinhart-Hart

NTC (Koefisien Suhu Negatif) adalah resistor dengan resistansi yang bergantung pada suhu. Resistansi semakin rendah jika suhu meningkat. Sayangnya hubungan antara resistansi dan suhu tidak linier. Tetapi kurva R-T dapat didekati dengan sebuah rumus. Dalam praktiknya, dua rumus aproksimasi digunakan. Yang disebut formula Beta dan formula Steinhart-Hart. Karena yang terakhir memberikan perkiraan terbaik, itulah yang saya gunakan. Seringkali pabrikan memberi kita nilai untuk kedua perkiraan. Namun TS-NTC-103 dapat digunakan dalam rentang suhu yang luas -60...+150 derajat Celcius. Karena kami menggunakannya dalam kisaran yang jauh lebih kecil, sekitar. -10...+30 derajat Celcius kita mendapatkan perkiraan yang lebih baik jika kita menghitung sendiri koefisien khusus untuk kisaran ini. Saya menggunakan tiga pasangan suhu resistansi dari spesifikasi pabrikan dalam rentang kerja kami (-10, 0 dan +20 derajat Celcius). Sangat mudah untuk menghitung koefisien dengan kalkulator online Stanford Research Systems. Dalam diagram di bawah ini Anda melihat data (titik merah) pendekatan model Beta dan pendekatan Steinhart-Hart. Di sudut kanan bawah Anda melihat bahwa dengan nilai resistor 10k, suhu perkiraan adalah 25.0035 derajat Celcius dengan pendekatan Steinhart-Hart, yang cukup bagus, dan 25.7716 derajat Celcius dengan pendekatan Beta, yang secara substansial kurang baik (NTC adalah 10k pada 25 derajat Celcius)

Tautan ke kalkulator NTC