Giao diện nhiệt điện trở với arduino để đo và hiển thị nhiệt độ trên LCD

Sử dụng nhiệt điện trở là một cách dễ dàng và rẻ tiền để cảm nhận nhiệt độ. Và để đo nhiệt độ chính xác bằng nhiệt điện trở, sẽ cần một bộ vi điều khiển. Vì vậy, ở đây chúng tôi đang sử dụng Arduino với Thermistor để đọc nhiệt độ và một màn hình LCD để hiển thị nhiệt độ. Nó hữu ích trong các dự án khác nhau như trạm thời tiết từ xa, tự động hóa gia đình, bảo vệ và kiểm soát các thiết bị công nghiệp và điện tử.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ giao tiếp Thermistor với Arduino và hiển thị nhiệt độ trên màn hình LCD. Bạn có thể thực hiện các dự án dựa trên mạch điện tử khác nhau bằng cách sử dụng nhiệt điện trở, một số trong số chúng được liệt kê dưới đây:

Quạt DC được điều khiển nhiệt độ sử dụng Thermistor
Báo cháy sử dụng Thermistor

Các thành phần bắt buộc:

NTC nhiệt điện trở 10k
Arduino (Mọi phiên bản)
Điện trở 10k ohm
Kết nối dây

Sơ đồ mạch

Thermistor cung cấp giá trị nhiệt độ theo sự thay đổi của điện trở trong nó. Trong mạch này, chân analog trong Arduino được kết nối với nhiệt điện trở và chỉ có thể cung cấp các giá trị ADC, do đó, điện trở của nhiệt điện trở không được tính trực tiếp. Vì vậy, mạch được chế tạo giống như mạch phân áp như hình trên, bằng cách mắc nối tiếp một điện trở đã biết là 10k ohm với NTC. Sử dụng bộ chia điện áp này, chúng ta có thể nhận được điện áp trên Thermistor và với điện áp đó, chúng ta có thể tính được Điện trở của Thermistor tại thời điểm đó. Và cuối cùng chúng ta có thể nhận được giá trị nhiệt độ bằng cách đặt điện trở của nhiệt điện trở trong phương trình Stein-Hart như được giải thích trong các phần dưới đây.

Thermistor

Thành phần quan trọng trong mạch này là Thermistor, được sử dụng để phát hiện sự gia tăng nhiệt độ. Thermistor là điện trở nhạy cảm với nhiệt độ, có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Có hai loại nhiệt điện trở NTC (Đồng hiệu nhiệt độ âm) và PTC (Đồng hiệu suất nhiệt độ dương), chúng tôi đang sử dụng nhiệt điện trở loại NTC. Nhiệt điện trở NTC là điện trở có điện trở giảm khi nhiệt độ tăng trong khi ở PTC, điện trở sẽ tăng khi nhiệt độ tăng.

Tính toán nhiệt độ bằng nhiệt điện trở:

Từ mạch phân áp chúng ta biết rằng:

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

Vì vậy giá trị của Rt sẽ là:

Rt = R (Vin / Vout) - 1

Ở đây, Rt sẽ là điện trở của nhiệt điện trở và R sẽ là điện trở 10k ohm. Bạn cũng có thể tính toán các giá trị từ máy tính chia điện áp này.

Phương trình này được sử dụng để tính toán điện trở nhiệt điện trở từ giá trị đo được của điện áp đầu ra Vo. Chúng ta có thể lấy giá trị của Voltage Vout từ giá trị ADC tại chân A0 của Arduino như trong Mã Arduino được đưa ra bên dưới.

Tính toán nhiệt độ từ điện trở nhiệt:

Về mặt toán học, điện trở nhiệt điện trở chỉ có thể được tính với sự trợ giúp của phương trình Stein-Hart.

T = 1 / (A + Bln (Rt) + Cln (Rt) ³)

Trong đó, A, B và C là các hằng số, Rt là điện trở nhiệt và ln đại diện cho log.

Giá trị không đổi của nhiệt điện trở được sử dụng trong dự án là A = 1,009249522 × 10 ⁻³, B = 2,378405444 × 10 ⁻⁴, C = 2,019202697 × 10 ⁻⁷. Ở đây có thể lấy các giá trị hằng số này từ máy tính bằng cách nhập ba giá trị điện trở của nhiệt điện trở ở ba nhiệt độ khác nhau. Bạn có thể nhận các giá trị hằng số này trực tiếp từ biểu dữ liệu của Thermistor hoặc bạn có thể lấy ba giá trị điện trở ở nhiệt độ khác nhau và nhận các giá trị Hằng số bằng cách sử dụng máy tính đã cho.

Vì vậy, để tính toán nhiệt độ, chúng ta chỉ cần giá trị của điện trở nhiệt điện trở. Sau khi nhận được giá trị của Rt từ phép tính ở trên, hãy đưa các giá trị vào phương trình Stein-hart và chúng ta sẽ nhận được giá trị của nhiệt độ theo đơn vị kelvin. Vì có sự thay đổi nhỏ trong điện áp đầu ra gây ra sự thay đổi nhiệt độ.

Mã nhiệt điện trở Arduino

Toàn bộ mã Arduino để giao tiếp nhiệt điện trở với Arduino được đưa ra ở cuối bài viết này. Ở đây chúng tôi đã giải thích một vài phần của nó.

Để thực hiện phép toán, chúng tôi sử dụng tệp Tiêu đề “#include ” và đối với tệp tiêu đề LCD là “#include ". Chúng ta phải gán các chân của màn hình LCD bằng cách sử dụng mã

Màn hình LCD LiquidCrystal (44,46,40,52,50,48);

Để thiết lập màn hình LCD tại thời điểm bắt đầu, chúng ta phải viết mã trong phần thiết lập void

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

Để tính toán nhiệt độ theo phương trình Stein-Hart sử dụng điện trở của nhiệt điện trở, chúng tôi thực hiện một số phương trình toán học đơn giản trong mã như được giải thích trong tính toán ở trên:

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)); // Chúng ta nhận được giá trị nhiệt độ tính bằng Kelvin từ phương trình Stein-Hart này Tc = T - 273.15; // Chuyển Kelvin sang độ C Tf = (Tc * 1.8) + 32.0; // Chuyển Kelvin thành Fahrenheit return T; }

Trong đoạn mã dưới đây, nhiệt điện trở chức năng đang đọc giá trị từ chân analog của Arduino, lcd.print ((Nhiệt điện trở (analogRead (0))));

và giá trị đó được lấy trong mã dưới đây và sau đó phép tính bắt đầu in

float Thermistor (int Vo)

Đo nhiệt độ bằng Thermistor và Arduino:

Để cấp nguồn cho Arduino, bạn có thể cấp nguồn cho nó qua USB với máy tính xách tay của bạn hoặc kết nối bộ chuyển đổi 12v. Một màn hình LCD được giao tiếp với Arduino để hiển thị các giá trị nhiệt độ và Thermistor được kết nối theo sơ đồ mạch. Chân tương tự (A0) được sử dụng để kiểm tra điện áp của chân điện trở nhiệt tại mọi thời điểm và sau khi tính toán bằng phương trình Stein-Hart thông qua mã Arduino, chúng tôi có thể nhận được nhiệt độ và hiển thị trên màn hình LCD ở độ C và độ F.