Температурный датчик. Модуль KY-028 для Ардуино. Обзор

Модуль KY-028 для arduino является цифроаналоговым датчиком температуры.

На модуле KY-028 установлен датчик температуры (термистор) капельного типа. При изменении температуры он меняет своё сопротивление. Ещё на модуле расположены два красных светодиода, один из которых, сигнализирует о наличии питания, другой загорается при срабатывании датчика.

Нужно подчеркнуть, что модуль KY-028 заточен на определение определённого порога температуры. То есть при достижении определённой температуры датчик срабатывает. Порог можно настроить подстроечным резистором, который также расположен на плате модуля.

Датчик температуры KY-028 имеет два выхода: один цифровой, другой – аналоговый. Их можно использовать как одновременно, так и по отдельности.

Цифровой выход выдаёт логический 0 если определённая вами температура не достигнута и логическую 1, если температура превысила установленный вами порог. А на аналоговом выходе какие-то непонятные циферки ;) Но по ним можно отследить реакцию от подстроечного резистора.

Подключения модуля KY-028 к arduino

На “+” подаём 5В, на “G” – землю (GND). AO – аналоговый выход (подключаем к пину A0), DO – цифровой выход (подключаем к пину 2). Оба выхода подключаем для примера ниже.

Источник

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Цифровые датчики температуры

Для измерения температуры различных сред – воздуха, жидкостей, твёрдых веществ, современная электроника использует специальные цифровые датчики, представляющие из себя готовые модули, подключаемые не только к Arduino, но и любой аналогичной микроконтроллерной платформе. Про их ассортимент на известных китайских (и не только) площадках, а также возможности каждого из модулей, мы сейчас и узнаем.

Датчик температуры KY-001 с интерфейсом 1-Wire

Этот датчик служит для точного измерения температуры. Связь с датчиком осуществляется по интерфейсу 1-Wire [1-2], что позволяет подключить к плате Arduino несколько подобных устройств, используя один вывод микроконтроллера [3-4]. Основой модуля является микросхема ds18b20 [5].

Размер модуля 24 х 15 х 10 мм, масса 1,3 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» – общий, контакт «S» – информационный.

На плате имеется красный светодиод, который загорается, когда совершается обмен информации.

Потребляемый ток 0,6 мА при обмене информации и 20 мкА в ждущем режиме.

Подключение данного типа датчиков к Arduino хорошо описано во многих источниках [6-8]. В данном случае снова проявляются основные достоинства Arduino – универсальность и наличие огромного количества справочной информации. Для работы с датчиком потребуется библиотека OneWire Library [9]. Загрузив программу из [8] (в первом варианте программы есть ошибка – в заголовке кода нет подключения библиотеки #include ) можно наблюдать в мониторе последовательного порта следующую информацию.

Так же автор тестировал код из [7], тут все заработало сразу, в мониторе последовательного порта можно прочитать информацию о типе подключенного датчика и собственно данные о температуре.

В целом очень полезный датчик, дающий возможность познакомиться на практике с интерфейсом 1-Wire. Корректные данные о температуре датчик выдает сразу, пользователю не нужно производить калибровку.

Модуль датчика температуры KY-013

Модуль представляет собой делитель напряжения, в одно из плеч которого включен терморезистор. Сопротивление датчика меняется при изменении температуры, второе плечо делителя образует резистор сопротивлением 10 кОм [10]. Подключение датчика аналогично фоторезистору [11].

Размер модуля 30 х 15 мм, масса 1 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» – общий, контакт «S» – информационный.

При изменении температуры происходит изменение сопротивления терморезистора, что приводит к изменению уровня напряжения на сигнальном выводе модуля. Если загрузить в Arduino программу AnalogInput2, то в мониторе последовательного порта среды разработки Arduino IDE можно наблюдать, как меняются показания, снимаемые с аналогового входа платы Arduino. На иллюстрации изменение показаний обусловлено нагревом терморезистора подушечками пальцев.

В общем, это один из простейших аналоговых датчиков, наряду с фоторезистором и потенциометром это датчик с которого обычно начинается изучение работы со встроенным АЦП.

Модуль датчика влажности и температуры KY-015 [12-13]

Модуль позволяет измерять температуру и влажность, передача информации осуществляется по интерфейсу 1-Wire [1-2].

Размер модуля 27 х 15 х 8 мм, масса 2,2 г. Для подключения служит стандартный трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» – общий, контакт «S» – информационный.

В ждущем режиме модуль потребляет около 60 мкА, и до 3 мА при обмене данными.

Для работы датчику необходима специальная библиотека [14], для проверки работоспособности датчика был использован код, взятый из следующего источника [15]. После загрузки можно наблюдать в мониторе последовательного порта данные о температуре и влажности. Изменения показаний датчика обусловлены тем, что автор поднес его ко рту.

Следует иметь в виду, что показания датчика влажности при быстром понижении влажности становятся корректными с задержкой, достигающей 2 мин. В целом этот модуль так и просится в состав простой метеостанции или системы умного дома.

Модуль датчика температуры KY-028 [16-17]

Этот датчик предназначен для грубого измерения температуры и обнаружения превышения заданного температурного порога.

Датчик имеет габариты 45 х 15 х 13 мм, массу 2,7 г, в печатной плате модуля предусмотрено крепежное отверстие диаметром 3 мм. Чувствительным элементом датчика является терморезистор. Индикация питания осуществляется светодиодом L1.

При срабатывании датчика загорается светодиод L2.

На плате датчика расположено четыре контакта. «A0» – аналоговый выход, выходное напряжение на котором меняется при изменении сопротивления терморезистора. Если в память Arduino UNO загрузить программу AnalogInput2, то можно наблюдать следующее изменение показаний датчика при его прижатии к коже человека.

Выводы питания «G» – общий провод, «+»– питание +5В. На цифровом входе «D0» присутствует низкий логический уровень, если температура не превышает заданного порога, при срабатывании датчика низкий уровень меняется на высокий. Регулировать положение порога срабатывания датчика можно подстроечным резистором. В дежурном режиме датчик потребляет около 4 мА, при срабатывании ток возрастает до 6 мА

Модуль можно легко настроить на срабатывание от тепла тела (используется программа LED_with_button).

В целом данная часть набора оставляет весьма приятное впечатление. Во всяком случае, ни один из датчиков температуры не является просто радиоэлементом без какой-либо обвязки, непонятно зачем приделанным к плате.

Литература

1) http://cxem.net/comp/comp53.php
2) http://cxem.net/comp/comp54.php
3) http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-temperaturyi-ds18b20
4) http://www.zi-zi.ru/module/module-ky001
5) http://cxem.net/ckfinder/userfiles/comments/43118_ds18b20-rus.pdf
6) http://mypractic.ru/urok-26-podklyuchenie-termodatchikov-ds18b20-k-arduino-biblioteka-onewire-tochnyj-arduino-termometr-registrator.html
7) http://arduino-diy.com/arduino-tsifrovoy-datchik-temperatury-DS18B20
8) http://it-chainik.ru/podklyuchenie-datchika-temperatury-ds18b20-k-arduino/
9) https://www.pjrc.com/teensy/td_libs_OneWire.html
10) http://www.zi-zi.ru/module/module-ky013
11) http://robocraft.ru/blog/arduino/68.html
12) http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-vlajnosti-i-temperaturyi
13) http://www.zi-zi.ru/module/module-ky015
14) https://drive.google.com/file/d/0B-DqglGyhA7eVlAyYkhUaXYwWGc/view
15) http://роботехника18.рф/датчик-температуры-и-влажности/
16) http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-temperaturyi_
17) http://www.zi-zi.ru/module/modul-ky-028

Все файлы (прошивки и документация) в едином архиве. Материал подготовил специально для сайта 2 Схемы – Denev.

Источник

Датчики температуры и влажности

Существует большое число разновидностей датчиков для измерения температуры с разной точностью, степенью защиты от внешних условий и другими параметрами. Кроме описанных ниже датчиков, есть ещё модели TMP36, MAX6675, MAX31855, DS18B20.

Датчик температуры LM35

Датчик температуры LM35 позволяет очень просто получать значения температуры. Вам нужно получить показания с аналогового вывода, сделать несложные математические вычисления и получить готовый результат.

У датчик три вывода: питание и земля по краям и средний для вывода данных.

Точность составляет почти 0.75-1 градусов. Интервал показаний от -55 до +150. Но в большинстве случаев используются показания от 0 до 105. Если вам нужны отрицательные температуры, то используйте датчик TMP36.

Скетч для работы с датчиком.

Датчик температуры и влажности DHT11

Существует семейство датчиков влажности и температуры DHT (DHT11, DHT22 и др.), которые используются для построения домашней метеостанции. Одновременно измерять температуру и относительную влажность выглядит оправданным, поскольку второе напрямую зависит от первого. Так, повышение температуры батарей центрального отопления приводит к уменьшению относительной влажности воздуха.

Считается, что оптимальное значение влажности около 50% — именно при такой влажности растения, люди и животные чувствуют себя комфортно.

DHT11

Датчик температуры и влажности DHT11 является дешёвым датчиком, который удобно использовать в домашних условиях в учебных целях. Он не обеспечивает точные показания и имеет ограниченный диапазон измерений. Но тем не менее, он очень популярен из-за своей простоты. Существуют более дорогие аналоги, в частности его старший брат DHT22.

Датчики DHT состоят из двух основных частей: ёмкостный датчик влажности и термистор. Также в корпусе установлен простенький чип для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Считывать цифровой сигнал на выходе достаточно просто, можно использовать любой контроллер, не только Arduino.

Технические характеристики

• Питание от 3 до 5В
• Максимально потребляемый ток — 2.5мА при преобразовании (при запросе данных)
• Рассчитан на измерение уровня влажности в диапазоне от 20% до 80%. Точность измерений в диапазоне 5%
• Измеряет температуру в диапазоне от 0 до +50 градусов с точностью ±2°C
• Частота измерений не более 1 Гц (одно измерение в секунду)
• Размер корпуса: 15.5 мм x 12 мм x 5.5 мм

Сам датчик представляет собой синий прямоугольник с решёткой. Имеет четыре ножки, одна из которых (третья) не используется. Ножки имеют стандартное расстояние между собой и прибор легко устанавливается на макетную плату.

1. VCC — Питание от 3 до 5 В
2. DATA (OUT) — Вывод данных
3. NC — Не подключается
4. GND — Земля

При подключении используйте подтягивающий резистор к VCC и рекомендуется конденсатор (фильтр по питанию между VCC и GND).

Модуль KY-015 с датчиком DHT11

Хороший вариант — готовая плата с резистором и конденсатором. Она имеет три вывода, которые можно воткнуть в макетную плату.

DHT11 достаточно медленно конвертирует измеренные значения, считывайте показания не чаще, чем раз в секунду.

Модуль должен быть защищён от солнечного света и других излучений, имеющих в спектре ультрафиолетовую часть. Могут привести к повреждению газы, содержащие диоксид серы, пары соляной кислоты. Высокая концентрация паров этанола приведёт к полному повреждению чувствительного слоя датчика.

DHT22

По форм-фактору датчик похож на своего собрата. Может встречаться название Aosong AM2302.

Более точный датчик DHT22 имеет преимущества перед DHT11.

Диапазон температур от -40° до +80° (сравните с 0°..+50°). Точность измерений в диапазоне ±0.5°

Уровень влажности 0-99.9%. Точность измерений в диапазоне 2-4%.

Рекомендуемая частота чтения данных — не чаще, чем один раз в 2 секунды.

Учитывая широкий диапазон, датчик можно применять в сложных системах: вентиляция, кондиционирование, метеорологические станции

Диапазон питания датчика составляет +3.3. +5.5В, поэтому его можно использовать в платах Arduino с пониженными напряжениями. Рекомендуемая длина кабеля, соединяющего DHT22 с MCU при питании от 3.3В не должна превышать 100 см.

Библиотека для DHT

Измерим температуру и влажность воздуха при помощи датчика DHT11.

Следует подключить подтягивающий резистор на 10 кОм между питанием и сигналом. У меня такого не оказалось, я подключил резистор на 2.2 кОм, вроде не сгорело. Для датчика DHT22 резистор не обязателен.

Также встречается модульное исполнение датчика с тремя ножками и готовым установленным резистором. Такой модуль может быть предпочтительнее. Как правило ножки подписаны, трудностей быть не должно.

Следует помнить, что один датчик будет использовать строго один цифровой пин, поэтому при сложной конструкции из нескольких датчиков учитывайте данное обстоятельство.

У меня получилась следующая схема.

Первую ножку датчика соедините с питанием на 5В (красный провод), вторую — с пином номер 2, третью пропускаем, а четвёртую соединяем с GND (чёрный провод). Также вставляем на плату резистор — одна ножка соединяется с первой ножкой датчика, а вторая со второй.

Следующий шаг — установка библиотеки. В сети существует много библиотек для данного датчика. Популярна библиотека GitHub — adafruit/DHT-sensor-library: Arduino library for DHT11DHT22, etc Temp & Humidity Sensors. Скачиваем архив и переименовываем папку в DHT, папку размещаем в общей папке для библиотек Arduino libraries.

Второй и удобный способ — установка через менеджер библиотек. Открываем Tools | Manage Libraries. и в поиске диалогового окна вводим DHT. Найдётся несколько библиотек, выбираем библиотеку от Adafruit. Устанавливайте версию 1.2.3. Если вы будете устанавливать версию 1.3.0 или выше, то вам придётся также установить ещё библиотеку Adafruit Unified Sensor, без неё скетч не будет компилироваться.

После установки библиотеки, запускаем IDE и находим пример File | Examples | DHT sensor library | DHTtester.

Скетч по умолчанию рассчитан на датчик DH22, поэтому вам нужно сначала закомментировать строчку #define DHTTYPE DHT22 и снять комментарий с строчки #define DHTTYPE DHT11.

Полностью скетч выглядит следующим образом.

Запускаем скетч и наблюдаем за результатами в Serial Monitor. Датчик считается очень медленным, поэтому не следует делать слишком маленькую задержку, в примере используется пауза на две секунды.

Пример проверялся летом в жаркий день. Результаты вполне правдоподобны. Если подышать на датчик (помните в детстве мы дышали на стекло?), то влажность увеличится (и температура). Через какое-то время показания будут медленно возвращаться к первоначальным.

В составе библиотеки также есть файл с именами функций.

DHT Класс датчика. Объявляем объект класса: DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);. В первом параметре объявляем пин, во втором — тип датчика begin() Запускаем датчик readTemperature() Без параметров функция измеряет в градусах Цельсия. Вызов readTemperature(true) вернёт значения в градусах Фаренгейта convertCtoF() Конвертирует из одной системы в другую convertFtoC() Конвертирует из одной системы в другую computeHeatIndex() Выводит индекс жары. По умолчанию используется индекс на основе градусов Фаренгейта, где нужно указать градусы и влажность. Для температуры по Цельсию нужно указывать три параметра computeHeatIndex(t, h, false) readHumidity() Функция для измерения влажности read() Что-то считывает

Дополнительные материалы для DHT

Fritzing-Library/DHT11 Humitidy and Temperature Sensor.fzpz at master · adafruit/Fritzing-Library · GitHub — в составе Fritzing нет датчика DH11. Скачайте данный файл и перетащите его на окно программы. Теперь вы сможете составлять схемы с его участием (смотри мой скриншот выше). В программе он будет находиться в разделе MINE.

Датчик температуры и влажности DHT11 (DHT22) — здесь дана дополнительная информация о работе датчика в модульном исполнении, ссылка на даташиты, примеры кода без библиотеки, графики.

Модуль датчика температуры KY-001

Модуль состоит из датчика температуры воздуха с цифровым представлением данных. Основной компонент – микросхема DS18B20, преобразующая температуру корпуса в информацию передаваемую по последовательной двухпроводной шине данных 1-Wire. На шину данных можно установить несколько датчиков. Можно применять для измерения температуры воздуха в помещении и на открытом воздухе.

Также на модуле установлен резистор сопротивлением 4,7 кОм и светодиодный индикатор включения питания.

Технические характеристики

• Питание: напряжение 3…5,5 В, ток 10 мА
• Диапазон измерения температуры -55…125 °С/-57°F to 257°F
• Разрешающая способность: 9…12 бит
• Точность ±0,5 °С в диапазоне -10…+85 °С
• Время измерения при разрешающей способности 12 бит составляет 0,75 с

Имеет три вывода:

Для работы с модулем используются дополнительные две библиотеки.

Модуль датчика температуры KY-013

Датчик является аналоговым, но использовать его нужно не для измерения конкретных температур, а для слежения за превышением пороговых значений. В модуле используется PTC-термисторы — при повышении температуры растёт и сопротивление.

При работе с датчиком пробуйте менять местами землю и питание, часто маркировка ошибочна.

В целом использовать аналоговый датчик температуры KY-013 как термометр проблематично. Больше подходит для случаев, когда нужно включить прибор при определённой температуре и выключить при другой. Сначала нужно выяснить какое напряжение подаётся на аналоговый вход при нужной вам температуре, а затем написать код на основе полученных значений.

Модуль датчика температуры KY-028

Датчик применяется для контроля температуры воздуха в помещении: регулятор температуры, автоматика систем отопления, автоматизация систем вентиляции.

Датчик грубо оценивает величину температуры, но умеет точно определять превышение порогового значения.

Технические характеристики

• Напряжение питания: 3,3 – 5,5 В
• Рабочая температура: 0 – 70°C

У датчика имеется два вывода: аналоговый и цифровой. Аналоговый позволяет получить температуру, цифровой — превышение установленного порога.

Основной элемент датчика – терморезистор, который соединён со входом микросхемы компаратора LM393YD. С помощью подстроечного резистора выполняется настройка порога срабатывания компаратора. Так устанавливается температурный порог. При превышении температурой установленного порога на цифровом выходе D0 будет высокий уровень напряжения. Если температура мала, то на выходе D0 низкий уровень.

Датчик содержит два светодиодных индикатора. Индикатор L1 сообщает о подаче питания. Светодиод L2 включается при превышении температурой окружающего воздуха установленного порога. С его помощью удобно проводить настройку модуля.

При включении на выходе A0 присутствует напряжение соответствующее температуре в комнате. Эта температура известна лишь приблизительно. Для повышения точности можно использовать температуру тела (сожмите терморезистор пальцами), в этом случае мы узнаем напряжение аналогового выхода при температуре 36,6°C. На эти данные можно опираться в дальнейшем. Другой вариант — температура таяния льда 0°C. Используйте пакетик с таящим льдом или снегом из холодильника, чтобы получить новое значение напряжения, которому можно верить.

Источник