Sensorer za Joto la Upimaji - Ni ipi kwangu ?: Hatua 15 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Moja ya sensorer za kwanza ambazo wageni kwenye kompyuta ya mwili wanataka kujaribu ni kitu cha kupima joto. Sensorer nne maarufu zaidi ni TMP36, ambayo ina pato la analojia na inahitaji analog kwa kibadilishaji cha dijiti, DS18B20, ambayo hutumia unganisho wa waya moja, DHT22, au DHT11 ya bei rahisi, ambayo inahitaji tu pini ya dijiti, lakini pia hutoa usomaji wa unyevu, na mwishowe BME680 ambayo hutumia I2C (na SPI na bodi zingine za kuzuka) na hutoa joto, unyevu, gesi (VOC) na shinikizo la anga lakini hugharimu zaidi.

Ninataka kuona jinsi zilivyo sahihi, na kugundua faida yoyote au hasara. Tayari ninayo kipima joto sahihi cha zebaki, kilichobaki kutoka kwenye uchapishaji wa picha za rangi siku za usindikaji wa kemikali, kuzilinganisha. (Kamwe usitupe chochote nje - utahitaji baadaye!)

Nitatumia CircuitPython na bodi ya maendeleo ya Adafruit Itsybitsy M4 kwa majaribio haya. Madereva yanayofaa yanapatikana kwa vifaa vyote.

Vifaa

Orodha yangu ya awali:

• Mdhibiti mdogo wa Itsybitsy M4 Express
• kebo ndogo ya USB - kwa programu
• TMP36
• DS18B20
• Upinzani wa 4.7K Ohm
• DHT22
• BM80680
• Mita nyingi
• Bodi ya mkate au bodi ya kupigwa
• Kuunganisha waya

Hatua ya 1: Mizunguko

Waya za rangi ya machungwa ni 3.3 V

Waya nyeusi ni GND

Chini ya bodi kuna alama za kupima kwa voltages. (3.3v, GND na TMP36 pato la analog)

Soketi za katikati ni, kushoto kwenda kulia:

• TMP36: 3.3v, ishara ya analog nje, GND
• DS18B20: GND, ishara ya dijiti nje, 3.3v
• DHT22: 3.3v, ishara nje, tupu, GND
• BME680: 3.3v, SDA, SCL, tupu, GND

Kiunganishi cha nyuma, kwa unganisho kwa bodi ya IB M4E, kushoto kwenda kulia

• 3.3v
• TMP36 - mfano wa kubandika A2
• GND
• DS18B20 dijiti nje kubandika D3 - kijani
• DHT22 dijiti nje kubandika D2 - manjano
• SDA - nyeupe
• SCL - nyekundu

Kinzani ya 4.7K Ohm ni pullup kutoka kwa ishara hadi 3.3v kwa unganisho la waya-0 kwenye DS18B20.

Kuna nyimbo 2 zilizokatwa nyuma ya ubao:

Chini ya mwisho wa mkono wa kushoto wa waya zote nyekundu na nyeupe. (Chini ya waya wa manjano.)

Hatua ya 2: Njia

Kwa kila sensorer nitaandika hati fupi kusoma joto (na vitu vingine ikiwa inapatikana) mara kadhaa na kuangalia hali ya joto dhidi ya kipima joto cha zebaki (Hg) yangu. Nitakuwa nikiangalia kuona jinsi joto inalinganishwa kwa karibu na usomaji wa zebaki na ikiwa usomaji ni thabiti / thabiti.

Nitaangalia pia nyaraka ili kuona ikiwa masomo yanatoshea ndani ya usahihi unaotarajiwa na ikiwa kuna chochote kinachoweza kufanywa kufanya maboresho.

Hatua ya 3: TMP36 - Jaribio la Awali

Mguu wa kushoto ni 3.3v, mguu wa kulia ni GND na mguu wa katikati ni voltage ya analog inayowakilisha joto kwa kutumia fomula ifuatayo. TempC = (millivolts - 500) / 10

Kwa hivyo, millivolts 750 hutoa joto la 25 C

Inaonekana kuna shida kadhaa hapa. Joto kutoka kwa 'kawaida', thermometer ya zebaki, ni ya chini sana kuliko TMP36 na usomaji hauwi sawa - kuna 'jitter' au kelele.

Sensorer ya TMP36 hutuma voltage sawia na joto. Hii inapaswa kusomwa na kibadilishaji cha A / D kabla ya joto kuhesabiwa. Wacha tusome voltage moja kwa moja kutoka kwa mguu wa kati wa sensorer na mita nyingi na ulinganishe na matokeo kutoka kwa A / D. Usomaji kutoka kwa mguu wa katikati na mita yangu nyingi ni milimita 722, chini sana na usomaji thabiti sana.

Kuna mambo mawili tunaweza kujaribu. Badilisha potentiometer ya TMP36 na urekebishe voltage katika hesabu na voltage halisi ya microcontroller. Kisha tutaona ikiwa voltage iliyohesabiwa iko karibu na ikiwa kelele / jitter imepunguzwa.

Wacha tupime voltage halisi inayotumika microcontroller yangu na A / D. Hii ilidhaniwa kuwa 3.3v lakini kwa kweli ni 3.275v tu.

Hatua ya 4: Matokeo ya Badala ya Potentiometer

Hii ni bora zaidi. Usomaji uko ndani ya millivolts kadhaa na kelele kidogo. Hii inaonyesha kuwa kelele hiyo inatoka kwa TMP36 badala ya A / D. Usomaji kwenye mita huwa thabiti kila wakati - hakuna jitter. (Mita inaweza kuwa 'kulainisha' pato la jittery.)

Njia moja ya kuboresha hali inaweza kuwa kusoma wastani. Chukua masomo kumi haraka na tumia wastani. Pia nitahesabu kupotoka kwa kiwango wakati ninabadilisha programu, kutoa dalili ya kuenea kwa matokeo. Nitahesabu pia idadi ya usomaji ndani ya kupotoka kwa kiwango 1 cha maana - juu ni bora zaidi.

Hatua ya 5: Wastani wa Usomaji na Matokeo

Bado kuna kelele nyingi na usomaji kutoka kwa TMP36 bado uko juu kuliko kutoka kwa kipima joto cha zebaki. Ili kupunguza kelele nimejumuisha capacitor ya 100NF kati ya ishara na GND

Kisha nikatafuta suluhisho zingine kwenye wavuti na nikapata hizi:

www.desert-home.com/2015/03/battery-operate… Wakati mtu huyu anapendekeza kupanga usomaji 15 kwa utaratibu na wastani wa kituo 5.

Nilibadilisha hati na mzunguko ili ujumuishe mapendekezo haya na ni pamoja na usomaji kutoka kwa kipima joto cha zebaki.

Hatimaye! Sasa tuna usomaji thabiti katika anuwai ya maelezo ya kifaa.

Hii ilikuwa juhudi kubwa sana kufanya sensorer ifanye kazi ambayo ina usahihi tu wa mtengenezaji wa:

Usahihi - Juu zaidi (Chini zaidi): ± 3 ° C (± 4 ° C) Wanagharimu tu karibu $ 1.50 (£ 2)

Hatua ya 6: DS18B20 - Upimaji wa Awali

Kuwa mwangalifu sana. Kifurushi hiki kinaonekana sawa na TMP36 lakini miguu ni njia nyingine pande zote na 3.3v upande wa kulia na GND kushoto. Ishara nje iko katikati. Ili kufanya kifaa hiki kufanya kazi tunahitaji kipinga cha 4.7 k Ohm kati ya ishara na 3.3v. Kifaa hiki hutumia itifaki ya waya moja na tunahitaji kupakua madereva kadhaa kwenye folda ya lib ya Itsybitsy M4 Express.

Hii inagharimu karibu $ 4 / £ 4Utaalam wa kiufundi:

• Kiwango cha joto kinachoweza kutumika: -55 hadi 125 ° C (-67 ° F hadi + 257 ° F)
• Azimio 9 hadi 12 la kuchagua
• Inatumia interface ya waya 1 - inahitaji pini moja tu ya dijiti kwa mawasiliano
• Kitambulisho cha kipekee cha 64 kidogo kimechomwa kwenye chip
• Sensorer nyingi zinaweza kushiriki pini moja
• ± 0.5 ° C Usahihi kutoka -10 ° C hadi + 85 ° C
• Mfumo wa kengele ya kupunguza joto
• Wakati wa swala ni chini ya 750ms
• Inatumika kwa nguvu ya 3.0V hadi 5.5V

Shida kuu ya sensa hii ni kwamba inatumia kiwambo cha Dallas 1-Wire na sio wadhibiti wote walio na dereva anayefaa. Tuna bahati, kuna dereva wa Itsybitsy M4 Express.

Hatua ya 7: DS18B20 Inafanya kazi Vizuri

Hii inaonyesha matokeo mazuri.

Seti thabiti ya usomaji bila kazi yoyote ya ziada na vichwa vya hesabu. Usomaji uko katika kiwango cha usahihi kinachotarajiwa cha ± 0.5 ° C ikilinganishwa na kipima joto cha zebaki yangu.

Pia kuna toleo lisilo na maji karibu $ 10 ambalo nimetumia hapo zamani na mafanikio sawa.

Hatua ya 8: DHT22 na DHT11

DHT22 hutumia kipima joto kupata joto na gharama karibu $ 10 / £ 10 na ni ndugu sahihi zaidi na wa gharama kubwa wa DHT11 ndogo. Pia hutumia kiunganishi cha waya moja lakini HAIWEZANI na itifaki ya Dallas inayotumiwa na DS18B20. Inahisi unyevu na joto. Vifaa hivi wakati mwingine vinahitaji kontena la kuvuta kati ya 3.3 v na pini ya ishara. Kifurushi hiki kimewekwa tayari.

• Gharama nafuu
• 3 hadi 5V nguvu na I / O
• Matumizi ya sasa ya kiwango cha juu cha 2.5mA wakati wa ubadilishaji (wakati unaomba data)
• Nzuri kwa usomaji wa unyevu wa 0-100% na usahihi wa 2-5%
• Nzuri kwa -40 hadi 80 ° C usomaji wa joto ± 0.5 ° C usahihi
• Hakuna zaidi ya kiwango cha sampuli 0.5 Hz (mara moja kila sekunde 2)
• Ukubwa wa mwili 27mm x 59mm x 13.5mm (1.05 "x 2.32" x 0.53 ")
• Pini 4, nafasi 0.1"
• Uzito (tu DHT22): 2.4g

Ikilinganishwa na DHT11, sensor hii ni sahihi zaidi, sahihi zaidi na inafanya kazi katika anuwai kubwa ya joto / unyevu, lakini ni kubwa na ghali zaidi.

Hatua ya 9: Matokeo ya DHT22

Hizi ni matokeo bora na juhudi kidogo sana. Usomaji uko sawa na ndani ya uvumilivu unaotarajiwa. Usomaji wa unyevu ni bonasi.

Unaweza tu kusoma masomo kila sekunde.

Hatua ya 10: Jaribio la DTH11

Thermometer yangu ya zebaki ilionyesha digrii 21.9 C. Hii ni DHT11 nzuri ya zamani niliyoipata kutoka kwa mradi wa zamani na thamani ya unyevu ni tofauti sana na usomaji wa DHT22 kutoka dakika chache zilizopita. Inagharimu karibu $ 5 / £ 5.

Maelezo yake ni pamoja na:

• Nzuri kwa usomaji wa unyevu 20-80% na usahihi wa 5%
• Nzuri kwa usomaji wa joto 0-50 ° C ± 2 ° C usahihi - chini ya DTH22

Joto linaonekana bado liko katika kiwango cha usahihi lakini siamini usomaji wa unyevu kutoka kwa kifaa hiki cha zamani.

Hatua ya 11: BME680

Sensor hii ina joto, unyevu, shinikizo la kibaometri, na uwezo wa kuhisi gesi ya VOC katika kifurushi kimoja lakini ndio ghali zaidi ya sensorer kwenye jaribio hapa. Inagharimu karibu £ 18.50 / $ 22. Kuna bidhaa kama hiyo bila sensorer ya gesi ambayo ni ya bei rahisi kidogo.

Hii ni sensor ya kiwango cha dhahabu cha tano. Sensor ya joto ni sahihi, na ikiwa na madereva yanayofaa, ni rahisi kutumia. Toleo hili linatumia I2C lakini bodi ya kuzuka ya Adafruit pia inaweza kutumia SPI.

Kama BME280 & BMP280, sensor hii ya usahihi kutoka Bosch inaweza kupima unyevu na ± 3% usahihi, shinikizo la kijiometri na ± 1 hPa usahihi kamili, na joto na usahihi wa ± 1.0 ° C. Kwa sababu shinikizo hubadilika na urefu, na vipimo vya shinikizo ni nzuri sana, unaweza pia kuitumia kama altimeter na mita ± 1 au usahihi bora!

Nyaraka zinasema inahitaji wakati wa "kuchoma-moto" kwa sensorer ya gesi.

Hatua ya 12: Nitumie ipi?

• TMP36 ni ya bei rahisi sana, ndogo na maarufu lakini ni ngumu kutumia na inaweza kuwa sio sahihi.
• DS18B20 ni ndogo, sahihi, ya bei rahisi, ni rahisi kutumia na ina toleo la kuzuia maji.
• DTH22 pia inaonyesha unyevu, ina bei ya wastani na ni rahisi kutumia lakini inaweza kuwa polepole sana.
• BME680 hufanya mengi zaidi kuliko zingine lakini ni ghali.

Ikiwa ninataka joto tu nitatumia DS18B20 na usahihi wa ± 0.5 ° C lakini ninayopenda zaidi ni BME680 kwa sababu inafanya mengi zaidi na inaweza kutumika katika idadi kubwa ya miradi tofauti.

Wazo moja la mwisho. Hakikisha unaweka sensor yako ya joto mbali na microprocessor. Baadhi ya HATs za Raspberry Pi huruhusu joto kutoka kwa bodi kuu kupasha sensor, ikitoa usomaji wa uwongo.

Hatua ya 13: Mawazo zaidi na Majaribio

Asante gulliverrr, ChristianC231 na pgagen kwa maoni yako juu ya kile nimefanya hadi sasa. Samahani kwa kucheleweshwa lakini nimekuwa likizo nchini Ireland, bila kupata vifaa vyangu vya umeme kwa wiki kadhaa.

Hapa kuna jaribio la kwanza kuonyesha sensorer zinazofanya kazi pamoja.

Niliandika maandishi kusoma sensorer kwa zamu na kuchapisha maadili ya joto kila sekunde 20 au hivyo.

Ninaweka kit kwenye friji kwa saa moja, ili kupoza kila kitu chini. Niliiingiza kwenye PC na nikampelekea Mu kuchapisha matokeo. Pato lilinakiliwa baadaye, likageuzwa kuwa faili ya.csv (vijitenga vilivyotenganishwa kwa koma) na grafu kuteka kutoka kwa matokeo katika Excel.

Ilichukua kama dakika tatu kutoka kuchukua kit kutoka kwenye jokofu kabla ya matokeo kurekodiwa, kwa hivyo kuongezeka kwa joto kulifanyika katika kipindi hiki. Ninashuku kuwa sensorer nne zina uwezo tofauti wa joto na kwa hivyo zinaweza joto kwa viwango tofauti. Kiwango cha ongezeko la joto kinatarajiwa kupungua wakati sensorer zilipokaribia joto la kawaida. Nilirekodi hii kama 24.4 ° C na thermometer yangu ya zebaki.

Tofauti kubwa ya joto mwanzoni mwa curves inaweza kuwa chini ya uwezo tofauti wa joto wa sensorer. Nimefurahiya kuona kwamba mistari hukusanyika kuelekea mwisho wanapokaribia joto la kawaida. Nina wasiwasi kwamba TMP36 daima iko juu sana kuliko sensorer zingine.

Nilitafuta karatasi za data ili kuangalia tena usahihi ulioelezewa wa vifaa hivi

TMP36

• ± 2 ° C usahihi juu ya joto (typ)
• Mstari wa ± 0.5 ° C (typ)

DS18B20

± 0.5 ° C Usahihi kutoka -10 ° C hadi + 85 ° C

DHT22

joto ± 0.5 ° C

BM80680

joto na ± 1.0 ° C usahihi

Hatua ya 14: Grafu Kamili

Sasa unaweza kuona kuwa sensorer hatimaye zililingana na kukubaliana juu ya joto zaidi au chini ya usahihi wao ulioelezewa. Ikiwa digrii 1.7 zimeondolewa kwa maadili ya TMP36 (± 2 ° C inatarajiwa) kuna makubaliano mazuri kati ya sensorer zote.

Mara ya kwanza nilipojaribu jaribio hili sensorer ya DHT22 ilisababisha shida:

pato kuu.py:

14.9, 13.5, 10.3, 13.7

15.7, 14.6, 10.5, 14.0

16.6, 15.6, 12.0, 14.4

18.2, 16.7, 13.0, 15.0

18.8, 17.6, 14.0, 15.6

19.8, 18.4, 14.8, 16.2

21.1, 18.7, 15.5, 16.9

21.7, 19.6, 16.0, 17.5

22.4, 20.2, 16.5, 18.1

23.0, 20.7, 17.1, 18.7

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

Traceback (simu ya hivi karibuni mwisho):

Faili "main.py", mstari wa 64, ndani

Faili "main.py", mstari wa 59, katika get_dht22

Kosa la Jina: ubadilishaji wa eneo uliorejelewa kabla ya zoezi

Kwa hivyo nilibadilisha hati kukabiliana na shida hii na kuanza tena kurekodi:

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

25.9, 22.6, -999.0, 22.6

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

25.9, 22.8, -999.0, 22.7

25.9, 22.9, 22.1, 22.8

25.9, 22.9, 22.2, 22.9

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

27.1, 23.0, -999.0, 23.0

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

27.2, 23.0, -999.0, 23.1

25.9, 23.3, 22.6, 23.2

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

28.4, 23.2, -999.0, 23.3

Hitilafu ya kusoma kwa DHT: ('sensorer ya DHT haikupatikana, angalia wiring',)

26.8, 23.1, -999.0, 23.3

26.5, 23.2, 23.0, 23.4

26.4, 23.3, 23.0, 23.5

26.4, 23.4, 23.1, 23.5

26.2, 23.3, 23.1, 23.6

Sikuwa na shida na kukimbia kwa pili. Nyaraka za Adafruit zinaonya kuwa wakati mwingine sensorer za DHT hukosa usomaji.

Hatua ya 15: Hitimisho

Curve hii inaonyesha wazi kuwa uwezo wa juu wa joto wa sensorer zingine huongeza wakati wao wa athari.

Sensorer zote zinarekodi joto kupanda na kushuka.

Hawana haraka sana kukaa na joto mpya.

Sio sahihi sana. (Je! Zinatosha kituo cha hali ya hewa?)

Huenda ukahitaji kusawazisha sensa yako dhidi ya kipima joto cha kuaminika.