Schnittstelle zwischen Thermistor und Arduino zur Messung und Anzeige der Temperatur auf dem LCD

Die Verwendung eines Thermistors ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Temperatur zu erfassen. Und um die genaue Temperatur mit einem Thermistor zu messen, wird ein Mikrocontroller benötigt. Hier verwenden wir Arduino mit Thermistor, um die Temperatur abzulesen, und ein LCD, um die Temperatur anzuzeigen. Es ist nützlich in verschiedenen Projekten wie Wetterstation, Hausautomation sowie Schutz und Steuerung von Industrie- und Elektronikgeräten.

In diesem Tutorial werden wir Thermistor mit Arduino verbinden und die Temperatur auf dem LCD anzeigen. Mit dem Thermistor können Sie verschiedene Projekte auf der Basis elektronischer Schaltungen durchführen. Einige davon sind unten aufgeführt:

• Temperaturgeregelter Gleichstromlüfter mit Thermistor
• Feueralarm mit Thermistor

Erforderliche Komponenten:

1. NTC-Thermistor 10k
2. Arduino (Beliebige Version)
3. 10k Ohm Widerstand
4. Kabel anschließen

Schaltplan

Der Thermistor liefert einen Temperaturwert gemäß der Änderung des elektrischen Widerstands. In dieser Schaltung ist der analoge Pin im Arduino mit dem Thermistor verbunden und kann nur die ADC-Werte liefern, sodass der elektrische Widerstand des Thermistors nicht direkt berechnet wird. Die Schaltung wird also wie eine Spannungsteilerschaltung wie in der obigen Abbildung gezeigt hergestellt, indem ein bekannter Widerstand von 10 kOhm in Reihe mit dem NTC geschaltet wird. Mit diesem Spannungsteiler können wir die Spannung am Thermistor ermitteln und mit dieser Spannung den Widerstand des Thermistors in diesem Moment ableiten. Und schließlich können wir den Temperaturwert erhalten, indem wir den Widerstand des Thermistors in die Stein-Hart-Gleichung einfügen, wie in den folgenden Abschnitten erläutert.

Thermistor

Die Schlüsselkomponente in dieser Schaltung ist der Thermistor, mit dem der Temperaturanstieg erfasst wurde. Der Thermistor ist ein temperaturempfindlicher Widerstand, dessen Widerstand sich je nach Temperatur ändert. Es gibt zwei Arten von Thermistoren NTC (negativer Temperaturkoeffizient) und PTC (positiver Temperaturkoeffizient). Wir verwenden einen NTC-Thermistor. Der NTC-Thermistor ist ein Widerstand, dessen Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, während er in PTC den Widerstand mit steigender Temperatur erhöht.

Berechnung der Temperatur mit dem Thermistor:

Wir wissen aus der Spannungsteilerschaltung, dass:

V _out = (V _in * Rt) / (R + Rt)

Der Wert von Rt ist also:

Rt = R (Vin / Vout) - 1

Hier ist Rt der Widerstand des Thermistors und R ist ein Widerstand von 10 kOhm. Sie können die Werte auch mit diesem Spannungsteiler berechnen.

Diese Gleichung wird zur Berechnung des Thermistorwiderstands aus dem gemessenen Wert der Ausgangsspannung Vo verwendet. Wir können den Wert von Voltage Vout aus dem ADC-Wert an Pin A0 von Arduino erhalten, wie im unten angegebenen Arduino-Code gezeigt.

Berechnung der Temperatur aus dem Thermistorwiderstand:

Mathematisch kann der Thermistorwiderstand nur mit Hilfe der Stein-Hart-Gleichung berechnet werden.

T = 1 / (A + Bln (Rt) + Cln (Rt) ³)

Wobei A, B und C die Konstanten sind, Rt der Thermistorwiderstand ist und ln log darstellt.

Der konstante Wert für den im Projekt verwendeten Thermistor beträgt A = 1,009249522 × 10 ^–3, B = 2,378405444 × 10 ^–4, C = 2,019202697 × 10 ^–7. Diese konstanten Werte können hier vom Taschenrechner erhalten werden, indem die drei Widerstandswerte des Thermistors bei drei verschiedenen Temperaturen eingegeben werden. Sie können diese konstanten Werte entweder direkt aus dem Datenblatt des Thermistors abrufen oder Sie können drei Widerstandswerte bei unterschiedlicher Temperatur abrufen und die Konstantenwerte mit dem angegebenen Rechner abrufen.

Für die Berechnung der Temperatur benötigen wir also nur den Wert des Thermistorwiderstands. Nachdem Sie den Wert von Rt aus der oben angegebenen Berechnung erhalten haben, geben Sie die Werte in die Stein-Hart-Gleichung ein und wir erhalten den Wert der Temperatur in der Einheit Kelvin. Da sich die Ausgangsspannung geringfügig ändert, ändert sich die Temperatur.

Arduino-Thermistor-Code

Der vollständige Arduino-Code für die Verbindung von Thermistor mit Arduino ist am Ende dieses Artikels angegeben. Hier haben wir einige Teile davon erklärt.

Für die Durchführung der mathematischen Operation verwenden wir die Header-Datei „#include ” und für die LCD-Header-Datei lautet „#include ". Wir müssen die Pins des LCD mit dem Code zuweisen

LiquidCrystal lcd (44,46,40,52,50,48);

Um das LCD zum Zeitpunkt des Starts einzurichten, müssen wir Code in den ungültigen Setup-Teil schreiben

Void setup () {lcd.begin (16,2); lcd.clear (); }}

Für die Berechnung der Temperatur durch die Stein-Hart-Gleichung unter Verwendung des elektrischen Widerstands des Thermistors führen wir eine einfache mathematische Gleichung im Code durch, wie in der obigen Berechnung erläutert:

float a = 1,009249522e-03, b = 2,378405444e-04, c = 2,019202697e-07; float T, logRt, Tf, Tc; Float-Thermistor (int Vo) {logRt = log (10000,0 * ((1024,0 / Vo-1))); T = (1,0 / (A + B * logRt + C * logRt * logRt * logRt)); // Wir erhalten den Temperaturwert in Kelvin aus dieser Stein-Hart-Gleichung Tc = T - 273,15; // Kelvin in Celsius umrechnen Tf = (Tc * 1,8) + 32,0; // Kelvin in Fahrenheit umwandeln return T; }}

Im folgenden Code liest der Funktionsthermistor den Wert vom analogen Pin des Arduino.

lcd.print ((Thermistor (analogRead (0))));

und dieser Wert wird im folgenden Code übernommen und dann beginnt die Berechnung mit dem Drucken

Float-Thermistor (int Vo)

Temperaturmessung mit Thermistor und Arduino:

Um das Arduino mit Strom zu versorgen, können Sie es über USB an Ihren Laptop anschließen oder einen 12-V-Adapter anschließen. Ein LCD ist mit Arduino verbunden, um Temperaturwerte anzuzeigen, und der Thermistor ist gemäß Schaltplan angeschlossen. Der analoge Pin (A0) wird verwendet, um die Spannung des Thermistor-Pins zu jedem Zeitpunkt zu überprüfen. Nach der Berechnung unter Verwendung der Stein-Hart-Gleichung über den Arduino-Code können wir die Temperatur ermitteln und auf dem LCD in Celsius und Fahrenheit anzeigen.