Точне вимірювання температури Arduino

Я намагаюся побудувати термостат з Arduino. Я хочу живити його за допомогою акумулятора / зарядного пристрою мобільного телефону, що робить напругу системи досить змінним. Зараз я використовую Arduino Uno, але як тільки він буде завершений, я відправлю його на Ліліпад.

Спочатку я спробував використовувати датчик температури TMP36 . Поки це був повний провал. Хоча сам датчик здається дуже стабільним, я не можу зрозуміти спосіб точного вимірювання його напруги.

Використання вбудованої 5В посилання для аналогових датчиків взагалі не працює - навіть живлення від USB arduino + 5V насправді становить + 4,8 В (що зміщує вимірювану температуру на кілька градусів). Коли плата живиться від акумулятора, напруга падає приблизно до 4В і вимірюється температурні небесні ракети. Я також намагався використовувати + 3.3V з дошки як орієнтир. Це здається більш стійким, коли плата живиться від USB, але напруга падає, коли розряджається акумулятор.

Чи є якийсь інший спосіб надійно виміряти вихідну напругу датчика?

Для другого етапу я планую використовувати термістори. Щойно замовив пару цих 20К термісторів .

З того, що я розумію, це повинно бути легше точно виміряти, якщо я будую дільник напруги і використовую V_in в якості опорного напруги для АЦП.

Кілька питань щодо них:

• Чи має сенс використовувати кілька дільників напруги з різним фіксованим резистором для підвищення точності?
• Я можу використовувати програмований штифт як V_in і вимірювати температуру за допомогою кількох різних рівнів напруги. Хоча мені не ясно, чи дійсно це підвищить точність.

Здається, ви знаєте про проблему зі зміною опорної напруги, і якщо ви використовуєте такий пристрій, як TMP36 (фіксований 10mV / degC), ви нічого не можете зробити, окрім використання напруги від мікросхеми для стабілізації роботи.

Однак якщо ви використовуєте RTD або термістор, то проблеми не виникне. Ви АЦП роблять пропорційне вимірювання - воно порівнює вхід АЦП зі своїм опорним напругою, АЛЕ, якщо ви живите RTD або термістор (через відповідний резистор) від того ж перемикання, це не вплине на показання. Якщо коефіцієнт поглинання піднімається на 10%, то напруга в АЦП.

Я думаю, вам слід подумати про використання цифрового датчика температури типу DS18B20 / DS18S20, оскільки це не залежить від точності вашої АЦП ATmega для вимірювання аналогового сигналу, він використовує однопроводовий цифровий протокол для повідомлення температури.

Зверніться до наступних підручників
http://playground.arduino.cc/Learning/OneWire
http://www.hobbytronics.co.uk/ds18b20-arduino

Ваші вимірювання будуть такими ж хорошими, як і опорне напруга для АЦП. Arduino за замовчуванням використовує напругу живлення в якості опорної напруги, але у вашому випадку правильним способом зробити це буде використання Aref pin arduino. Ви повинні отримати спеціальну мікросхему під назвою "Посилання на напругу" і підключити її до штифта Aref, а потім встановити АЦП для використання зовнішньої посилання в коді Arduino ( analogReference(EXTERNAL))

Напруга еталонної лінії повинно вибиратися таким чином, щоб повний розмах датчика температури підходив до напруги референсу. TMP36 виводить ~ 1,5 В при 100 С, тому для вимірювання температури до 100 С вам доведеться використовувати посилання вище 1,5 В. Ви хочете, щоб ваша довідка була максимально наближеною до максимально виміряної напруги, щоб отримати максимальну роздільну здатність.

Atmega328p має дві внутрішні посилання, які можна використовувати без будь-яких зовнішніх компонентів. Один - 1,1 В, інший - 2,56 В. Зазвичай вони трохи гірші, ніж те, що ви отримаєте, використовуючи зовнішній виділений компонент. Перевірте документацію на Arduino на таблицю даних analogReference та Atmega328p на предмет внутрішньої точності посилання.

Якщо ви дійсно хочете отримати гайки з різним діапазоном, ви можете використовувати кілька зовнішніх посилань та перемикати їх за допомогою аналогового перемикача типу 74hc4051. Або ви можете перемикатися між двома внутрішніми посиланнями.

З термісторами ви отримаєте кращі результати, якщо замість цього встановите постійне джерело струму, використовуючи тупий резистор. З іншого боку - тупий резистор, що живиться від стабільної напруги, працював би нормально.

Вибираючи зовнішню орієнтацію, переконайтеся, що у вас є достатня напруга, щоб пристосувати її до випадання напруги, коли живлення від акумуляторів і батареї вирівняні. Vref + Vdropout <Vbat-хв.

Немає стабільної посилання АЦП - це насправді ще одна проблема у вашому ланцюзі: ви не подаєте на плату достатньо високої напруги. На це вказує падіння напруги 5В до 4В та падіння 3,3В.

Регулятор напруги (MC33269D-5.0 IIRC) на платі Arduino має напругу випаду ~ 1,0 В, тому для отримання стабільного виходу 5В вам потрібно подати щонайменше 6 В. Акумулятори AA заряджаються від 1,5-1,6 В і майже не вмирають при 1,1 В, тому ви повинні живити плату мінімум 6 батареями АА для стабільного виходу протягом усього терміну служби акумулятора.

Працює правильно, ви можете використовувати внутрішню посилання АЦП або лінії 5 В або 3.3 В. Оскільки датчик температури коливається приблизно на 10 мВ на градус Цельсія, ви можете використовувати дільник напруги, щоб встановити опорне напруга, еквівалентне максимальній очікуваній вихідній напрузі датчика (наприклад, для 50 градусів С). Це дасть більш точне вимірювання.

Якщо ви хочете використовувати менше 6 батарейок типу AA, спробуйте перетворювач напруги постійного струму постійного струму, наприклад, https://www.sparkfun.com/products/10968 . Зв'язаний приклад приймає 1 В - 4 В і складає 5 В. Вихід подаватиметься безпосередньо в 5-контактний контакт Arduino, минаючи його регулятор.

Щоб плата працювала довше на батареях, покладіть MCU у режим сну між показаннями датчика. Rocketscream низькою бібліотека харчування відмінно підходить для цієї мети. Але це корисно лише при використанні ефективного регулятора / постійного струму-перетворювача постійного струму, оскільки стандартний регулятор Arduino використовує 10mA просто сам по собі!

Відповідь на питання Чи є інший спосіб надійно виміряти вихідну напругу датчика?

АЦП використовує опорну напругу для перетворення з аналогового в цифрове. Отже, якщо відбудеться зміна опорної напруги, перетворені значення (тобто цифрове значення) зміниться. Цифрове значення буде різним для одного і того ж аналогового входу, якщо зміниться опорна напруга.

Одним з простих варіантів є використання внутрішньої опорної напруги всередині Arduino (тобто контролера Atmega).

Перегляньте посилання нижче, де надається зразок коду для використання внутрішнього АЦП (назва функції Arduino - analogReference (DEFAULT))

http://tronixstuff.com/2013/12/12/arduino-tutorials-chapter-22-aref-pin/

Я думаю, що це вирішить вашу проблему, і немає необхідності переходити до термісторів.