Как подключить датчик температуры

Самые частые измеряемые параметры в промышленности и быту — это температура и влажность. Эти значения очень важны в сушке древесины, выпечке кондитерских изделий, в холодильных камерах. В быту измеряют в теплицах и в контурах отопления и горячего водоснабжения. Датчик DHT11 Ардуино прекрасно справляется со своими задачами и определяет более-менее точно температуру и влажность.

Из этой статьи вы узнаете:

Датчик DHT11
Подключение датчика DHT11
Описание кода программы

Приветствую Вас! За клавиатурой Гридин Семён и в этом посте я покажу вам, как подключается датчик температуры и влажности DHT11, продемонстрирую работу кода и библиотеки.

Датчик DHT11

DHT11 — это маленький сенсор в небольшом пластиковом корпусе. На выходе сенсора находится цифровой сигнал, причем сразу два параметра и температура и влажность. Смысл общения с контроллером Ардуино заключается в следующем:

Микроконтроллер запрашивает показания и меняет сигнал с 0 на 1.
Датчик видит запрос, и отвечает ему, меняя битовый сигнал с 0 на 1.
Когда они договорились между собой, датчик выдаёт ему пакет данных в размере 5 байт(40 бит), при чем в двух первых байтах температура, в третьем и четвертом влажность. Пятый байт — контрольная сумма для исключения ошибок измерения.

Характеристики сенсора температуры и влажности DHT11

Определение влажности в диапазоне 20-80%
Определение температуры от 0°C до +50°C
Частота опроса 1 раз в секунду

Недостаток сенсора в том, что он не обладает высокой точностью и быстродействием. Большой плюс — это цена. Ну, я думаю, вы и без меня это знаете)).

В составе сенсора находится ёмкостной датчик для измерения влажности и термистор для измерения температуры. Все показания снимает чип АЦП и выдает цифровой сигнал.

Промышленные датчики обычно выдают аналоговый сигнал на 4-20 мА или 0-10 В. Это такие сенсоры которые измеряют два параметра в паре. Например продукция компании ОВЕН ПВТ10:

Напишите в комментариях, какие вы применяете в своих проектах? Очень интересно ваше мнение…

В продаже вы можете встретить и вторую модификацию Ардуиновского сенсора — DHT22. Скажу, что диапазон измерения значительно больше, чем у старой версии.

определение влажности в диапазоне 0-100%
определение температуры от -40°C до +125°C
частота опроса 1 раз в 2 секунды

Подключение датчика DHT11

Датчики зачастую изготавливают в виде готовых шильдов. На выходе он имеет 3 пина:

Питание 5 В
Сигнал (S)
Земля GND

Сопротивление в 10 кОм ставить не нужно, так как оно уже впаяно в плату. Схема подключений датчика и Ардуино UNO.

Источник: kip-world.ru

Глоссарий — Глоссарий и часто задаваемые вопросы

Особенности подключения датчиков

Подключение термопреобразователей сопротивления

Принцип работы термопреобразователей сопротивления (ТСМ, ТСП, ТСН, Pt100 и др.) основан на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термопреобразователи выполняют в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу.

Термопреобразователи сопротивления характеризуются двумя параметрами: R — сопротивление датчика при 0 °С и W₁₀₀ — отношение сопротивления датчика при 100 °С к его сопротивлению при 0 °С. В связи с введением нового ГОСТа на термопреобразователи сопротивления (ГОСТ Р 8.6252006) для новых приборов ОВЕН в документации вместо W₁₀₀ приведен параметр α – отношение разницы сопротивлений датчика, измеренных при температуре 100 и 0 °С, к его сопротивлению, измеренному при 0 °С (R), деленное на 100 °С.

Для подключения термопреобразователей сопротивления к приборам ОВЕН используется трехпроводная схема, которая позволяет уменьшить погрешность измерения, возникающую при изменении сопротивления проводов (например, при изменении их температуры). К одному из выводов терморезистора Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt.

При этом необходимо соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Термопреобразователи сопротивления могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной линии, но при этом отсутствует компенсация сопротивления соединительных проводов и поэтому будет наблюдаться некоторая зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов.

Подключение термопар

Термопара (термоэлектрический преобразователь) типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами.

Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») термопары подключаются ко входу измерителей-регуляторов. Если температуры «рабочего» и «холодного спаев» различны, то термопара вырабатывает термоЭДС, которая и подается на прибор.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температур двух спаев термопары, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами, предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов термопары. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар к прибору должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов, что и термопара. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0…100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарой и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора линию связи прибора с датчиком рекомендуется экранировать. В качестве экрана может быть использована заземленная стальная труба.

При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

Подключение датчиков с унифицированным выходным сигналом тока или напряжения

Многие датчики различных физических величин оснащены нормирующими измерительными преобразователями. Нормирующие преобразователи преобразуют сигналы с первичных (термопар, термопреобразователей сопротивления, манометров, дифманометров и др.) в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения с диапазонами: 0. 20 мА, 4. 20 мА, 0. 5 мА или 0. 1 В. Диапазон выходного тока нормирующего преобразователя пропорционален значению физической величины, измеряемой датчиком, и соответствует рабочему диапазону датчика, указанному в его технических характеристиках.

В ряде приборов ОВЕН имеется встроенный источник питания постоянного тока, гальванически изолированный от схемы прибора.

Схема подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4. 20 мА по двухпроводной линии к прибору 2ТРМ1 со встроенным источником питания

Схема подключения датчиков с унифицированным выходным сигналом 4. 20 мА по двухпроводной линии к прибору 2ТРМ1 с внешним питанием

Измерение влажности психрометрическим методом

Психрометрический метод основан на измерении разности температур сухого и влажного термометров. Температура влажного термометра всегда ниже температуры сухого из-за испарения воды с поверхности фитиля. Чем суше воздух (влажность ниже), тем интенсивнее испаряется вода с поверхности фитиля, тем ниже температура увлажняемого термометра.

Существуют полуэмпирические психрометрические формулы, из которых выведена

общепринятая формула относительной влажности:

φ — относительная влажность воздуха, %;

Е_влаж_. — максимально возможное парциальное давление водяного пара при температуре воздуха Твлаж., °С;

Е_сух_. — максимально возможное парциальное давление водяного пара при температуре воздуха Тсух., °С;

Тсух. — температура сухого термометра, °С;

Твлаж. — температура влажного термометра, °С;

A — психрометрический коэффициент (психрометрическая постоянная).

Психрометрический коэффициент A зависит от многочисленных факторов:

размера и формы чувствительного элемента увлажнённого термометра;
вида и состояния смачиваемого фитиля;
температуры смачивающей воды и теплопроводности фитиля;
влияния тепловой радиации.

Среди внешних факторов наибольшее значение имеет скорость воздушного потока, обдувающего увлажненный термометр. Если она больше 2,5 м/сек, то коэффициент A приближается к величине

0,0064 1/°С. Если обдува нет, то коэффициент A сильно возрастает, поэтому рекомендуется устанавливать принудительную вентиляцию. В приборах ОВЕН значение A устанавливается пользователем — например, в МПР51 допускаются значения 0,0064. 0,008 1/°С.

«Сухой» и «влажный» датчики температуры следует крепить один над другим на расстоянии 50. 100 мм, перпендикулярно стенке

«Сухой» и «влажный» датчики температуры следует крепить один над другим на расстоянии 50. 100 мм, параллельно стенке.

Под «влажным» датчиком помещается резервуар с водой, в который опускается увлажняющий фитиль, закрывающий датчик. Резервуар изготавливается из нержавеющей стали, оцинкованного железа, термостойкой пластмассы, стекла или другого стойкого к условиям эксплуатации материала, не выделяющего вредных вещества. Увлажняющий фитиль чаще всего изготавливается из тонкой неотбеленной хлопчатобумажной ткани — марли, батиста, муслина, обладающих максимальной всасывающей способностью. Фитиль должен закрывать чувствительный элемент и максимальную площадь поверхности датчика.

Для снижения площади испарения воды из резервуара рекомендуется «бутылочный» профиль резервуара..

Для пополнения резервуара можно поставить дополнительный резервуар вне камеры и соединить его с внутренним.

Установка диапазона измерения при использовании датчиков с унифицированным выходным сигналом постоянного тока или напряжения (масштабирование)

При работе с датчиками, формирующими на выходе унифицированный сигнал тока или напряжения, в измерителях регуляторах ОВЕН предусматривается возможность масштабирования шкалы измерения по каждому из каналов. Для этого в соответствующих параметрах программирования прибора устанавливаются нижняя и верхняя границы диапазона измерения, а также положение десятичной точки.

Параметр «нижняя граница диапазона измерения» определяет, какое значение будет выводиться на индикатор при минимальном уровне сигнала с датчика (например, при 4 мА для датчика с выходным сигналом тока 4. 20 мА).

Параметр «верхняя граница диапазона измерения» определяет, какое значение будет выводиться на индикатор при максимальном уровне сигнала с датчика (например, при 20 мА для датчика с выходным сигналом тока 4. 20 мА или 1 В для датчика с выходным сигналом напряжения 0. 1 В).

Параметр «положение десятичной точки» определяет количество знаков после запятой, которое будет выводиться на индикатор.

Источник: lucheeotoplenie.ru

Устройство датчика температуры и влажности

На занятии мы будем использовать датчик DHT11, смонтированный на плате. DHT11 — это цифровой датчик, состоящий из термистора и емкостного датчика влажности. Наряду с невысокой стоимостью DHT11 имеет следующие характеристики: питание осуществляется от 3,5-5V, определение температуры от 0 до 50 градусов с точностью 2 град, определение влажности от 20% до 95% с 5% точностью.

Модуль DHT11 оборудован трех пиновым разъемом и подключается по схеме:

G — Подключается к выводу GND
V — Подключается к выводу +5V
S — Подключается к цифровому выводу ( Pin2 )

Термистор — это термический резистор, сопротивление которого изменяется с температурой, т.е. увеличение температуры приводит к падению его сопротивления. По сути термистор — это термометр сопротивления, изготовленный на основе смешанных оксидов переходных металлов. Относится к измерительной технике и может быть использован для автоматического измерения температуры в различных средах.

Емкостной датчик влажности — это конденсатор с переменной емкостью, который содержит токопроводящие обкладки из медной фольги на текстолите. Этот конденсатор заключен в герметичный чехол, поверх которого расположен влагопоглощающий слой. При попадании частиц воды на этот слой, меняется его диэлектрическая проницаемость, что приводит к изменению емкости конденсатора.

Как подключить DHT11 к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
модуль DHT11;
макетная плата;
2 светодиода и 2 резистора на 220 Ом;
провода «папа-папа» и «папа-мама».

На этом занятии мы приведем для примера два скетча. Первый скетч будет отсылать данные с модуля DHT11 на последовательный монитор порта компьютера. Во втором скетче мы будем использовать вывод данных на ЖК дисплей (LCD модуль). LCD модуль можно будет использовать в дальнейшем в любом автономном устройстве, например, при конструировании «Домашней метеостанции» или «Умной теплицы».

Ардуино. Датчик температуры и влажности dht11

Необходимо установить библиотеку для работы с датчиком DHT11. Для этого необходимо скачать архив по ссылке, извлечь папку «DHT11» и переместить ее в раздел «C:Program FilesArduinolibraries» на своем компьютере. При использовании датчика DHT11, необходимо подключать библиотеку в скетче. Загрузите следующую программу после подключения датчика температуры и влажности воздуха DHT11 к Ардуино.

Скетч для термодатчика DHT11

#include "DHT.h" // подключаем библиотеку для датчика  DHT dht(2, DHT11); // сообщаем на каком порту будет датчик    void setup() {   dht.begin(); // запускаем датчик DHT11   Serial.begin(9600); // подключаем монитор порта   Serial.println("DHT TEST"); // пишем один раз  }    void loop() {     // считываем температуру (t) и влажность (h) каждые 250 мс   float h = dht.readHumidity();   float t = dht.readTemperature();     // выводим температуру (t) и влажность (h) на монитор порта   Serial.print("Humidity: ");   Serial.print(h);   Serial.print(" %t");   Serial.print("Temperature: ");   Serial.print(t);   Serial.println(" *C");  }

Пояснения к коду:

Процедура void setup() выполняется один раз, поэтому при открытии монитора порта вы увидите надпись «DHT TEST» только один раз;
В скетче мы не задавали переменные «h» и «t» с помощью операторов int, как раньше — все это уже предусмотрено в библиотеке датчика DHT.h.
Команда Serial.print()выводит информацию на порт без переноса строки, команда Serial.println()выводит информацию на порт с переносом строки.

Источник: xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai

Датчики температуры являются важными элементами многих измерительных устройств. С помощью них измеряют температуру окружающей среды и различных тел. Данные приборы широко применяются в качестве измерителей температуры не только на производствах и в промышленности, но и в быту, и в сельском хозяйстве, то есть там, где людям в силу рода деятельности необходимо измерять температуру. И всегда имеет место вопрос, а как правильно осуществить подключение такого датчика, чтобы его функционирование было точным и не было бы сбоев?

Для подключения датчика температуры не требуется сложных работ, главное здесь — следовать точно инструкции, тогда и результат будет успешным, а самое сложное, что потребуется для монтажа — это обычный паяльник.

Типичный датчик представляет собой, как готовое устройство, шнур длиной более 2 метров, на конце которого закреплен непосредственно измерительный прибор, он отличается от шнура цветом, обычно — черный. Подключают устройство к аналого-цифровому преобразователю, который переводит аналоговый сигнал (ток или напряжение) от датчика в цифровой.

Один из выводов датчика заземляется, а второй подключается непосредственно к регистру АЦП сопротивлением 3-4 Ом. АЦП затем может быть подключен к модулю сбора информации, который посредством USB-интерфейса может быть подключен к компьютеру, где с помощью специальной программы можно производить те или иные действия, опираясь на полученные данные.

Программы позволяют оперировать с полученной информацией и выполнять множество связанных с измерением температуры задач. Многие современные системы сбора информации оснащены специально дисплеями для возможности мониторинга осуществленных измерений.

Несмотря на кажущуюся простоту, датчики температуры имеют разные схемы подключения, поскольку часто необходимо учитывать погрешности, связанные с сопротивлением проводов.

Рассмотрим конкретный пример. Прибор PT100 имеет сопротивление 100 Ом при температуре на датчике 0 градусов Цельсия. Если его подключить по классической двухпроводной схеме, используя медный провод сечением 0,12 кв.мм, причем соединительный кабель будет иметь длину 3 метра, то два повода сами будут иметь сопротивление приблизительно 0,5 Ом, а это даст погрешность, ибо суммарное сопротивление при 0 градусов будет уже 100,5 Ом, а такое сопротивление должно быть у датчика при температуре 101,2 градуса.

Мы видим, что при подключении по двухпроводной схеме могут возникнуть проблемы, связанные с погрешностью из-за сопротивления соединительных проводов, однако этих проблем можно избежать. Для этого в некоторых приборах возможна корректировка, например на 1,2 градуса. Но такая корректировка не скомпенсирует полностью сопротивление проводов, ибо провода сами под действием температуры изменяют свое сопротивление.

Допустим, часть проводов расположена совсем неподалеку от нагреваемой камеры, вместе с датчиком, а другая часть — далеко от нее, и меняет свою температуру и сопротивление под действием окружающих факторов в помещении. В таком случае сопротивление проводников 0,5 Ом в процессе нагрева до каждых 250 градусов будет становиться в 2 раза больше, и это необходимо учесть.

Чтобы избежать погрешности, используют подключение по трехпроводной схеме, чтобы прибор измерил общий показатель сопротивления вместе с сопротивлением обоих проводов, хотя можно учесть сопротивление одного провода, просто умножив его потом на 2. После этого из суммы вычитается сопротивление проводов, и остается показание самого датчика. При таком решении получается довольно высокая точность даже если сопротивление проводов могла бы повлиять значительно.

Однако даже трехпроводная схема не может скорректировать погрешность связанную с разной степенью сопротивления проводников в силу неоднородности материала, разного сечения по длине и т. д. Конечно, если длина проводника мала, то и погрешность будет мизерной, и даже при двухпроводной схеме отклонения в показаниях температуры будут не значительными. Но если проводники достаточно длинные, то влияние их очень существенно. Тогда нужно применять уже четырехпроводное подключение, когда прибор измеряет сопротивление исключительно датчика без учета сопротивления проводов.

Так, двухпроводная схема применима в случаях когда:

Диапазон измерения не выше 40 градусов, и высокая точность не нужна, допустима погрешность в 1 градус;
Соединительные провода достаточно большого сечения и короткие, тогда их сопротивление сравнительно не велико, и погрешность самого прибора примерно соизмерима с ними: пусть, сопротивление проводов 0,1 Ом на градус, а точность нужна 0,5 градуса, то есть получаемая погрешность меньше допустимой. Трехпроводная схема применима в случаях, когда измерения проводятся на расстояниях от 3 до 100 метров от датчика, а диапазон — до 300 градусов, при допустимой погрешности 0,5%.

Для более точных, прецизионных измерений, где погрешность не должна превышать 0,1 градус, применяют четырехпроводную схему.

Для проверки прибора можно использовать обычный тестер. Диапазоном для датчиков, которые обладают сопротивлением 100 Ом при 0 градусов, как раз подойдет от 0 до 200 Ом, этот диапазон есть на любом мультиметре.

Проверку породят при комнатной температуре, при этом определяют, какие из проводов прибора соединены накоротко, а какие соединены непосредственно с датчиком, затем измеряют, показывает ли прибор сопротивление, которое должно быть по паспорту при определенной температуре. В завершении нужно убедиться, что нет замыкания на корпус термопреобразователя, это измерение делается в мегаомном диапазоне. Для полного соблюдения техники безопасности не касайтесь руками проводов и корпуса.

Если в процессе проверки тестер покажет бесконечно большое сопротивление, это знак того, что в корпусе датчика случайно оказались жир или вода. Такое устройство некоторое время поработает, но показания его будут плавающими.

Важно помнить, что все работы по подключению и проверке датчика должны выполняться в резиновых перчатках. Нельзя разбирать устройство, а если что-то повреждено, например на кабелях питания отсутствует в каких-то местах изоляция, то такое оборудование устанавливать нельзя. Датчик при монтаже может вызывать помехи для других устройств, работающих поблизости, поэтому их следует предварительно отключить.

Если у вас возникают сложности, то доверьте работы профессионалам. Вообще, по инструкции все можно осуществить самостоятельно, но в некоторых случаях лучше не рисковать. По окончании монтажа убедитесь, что устройство прочно закреплено в нужном месте, это очень важно. Помните о том, что датчик крайне чувствителен к влажности. Не проводите монтажные работы во время грозы.

Проводите профилактические проверки время от времени, чтобы убедиться в том, насколько качественно работает датчик. Его качество в принципе должно быть высоким, не экономьте при покупке датчика, качественный прибор не может стоить очень дешево, это не тот случай, когда следует пытаться экономить.

Источник: ElectricalSchool.info