Мы опробовали измерение температуры на нескольких аппаратных платформах, таких как Texas Instruments eZ430-Chronos Watch, монитор окружающей среды Sonoff SC , плата Wemos D1 с датчиком температуры aDHT21 и, совсем недавно, термометр ANAVI с тремя последними платформами на основе ESP8266 WiSoC.
Все четыре устройства/платы, упомянутые выше, имеют датчики температуры, предназначенные для измерения температуры окружающей среды, например, с DHT22, имеет диапазон от -40 до +125 °C. Мы также сталкивались с водонепроницаемым датчиком температуры DS18B20, которым несколько раз измеряли температуру жидкости в диапазоне от -55 до 125 °C. Подходит для большинства случаев использования, и, например, вы можете проверить им кипящую воду.
Но, мы никогда не задумывались об измерении данных для гораздо более низких или намного более высоких температур, и этим утром мы наткнулись на IC Station на два температурных датчика «PT100», а именно WZP-187 (4,89 долларов США) и датчик без имени (3,42 долларов США). Эти датчики могут работать в диапазонах от -200 до + 400° С и от 0 до 800° С.
Технические характеристики температурных датчиков PT100
WZP-187
Как обычно, на сайте IC Station очень мало деталей. WZP-187 технические характеристики/описание:
- Тип датчика: тип K
- Диапазон измерения – -200°C – 400°C
- Размеры – датчик длиной 5 см, кабель длиной 1,5 м с тремя контактами
- Водонепроницаемый
Датчик без названия
Спецификация:
- Тип датчика – Тип К
- Температура измерения – 0 ℃ ~ 800 ℃
- Хост соединение – 2 контакта
- Платиновый резистор
- Размеры – Внутреннее отверстие: 5 мм; Длина датчика: 5 метров
Что такое датчики PT100 RTD?
Веб-сайт IC Station не дает ответа на вопрос “что это за датчики”. К счастью, сайт Omega объясняет, что такое датчики PT100:
RTD или резистивные датчики температуры – это датчики температуры, которые содержат резистор, который изменяет значение сопротивления при изменении его температуры. Они использовались в течение многих лет для измерения температуры в лабораторных и промышленных процессах и зарекомендовали себя как точные и стабильные.
Большинство элементов RTD состоят из тонкой спиральной проволоки, обернутой вокруг керамического или стеклянного сердечника. Элемент, как правило, довольно хрупкий, поэтому его часто помещают внутрь датчика, защищающего его. Элемент RTD сделан из простого материала, сопротивление которого при различных температурах было зафиксировано. Материал имеет прогнозируемое изменение сопротивления при изменении температуры; именно это прогнозируемое изменение используется для определения температуры.
Как вы уже могли заметить, наш первый датчик имеет 3 провода, а второй – только два. Это также объясняется:
Для измерения температуры элемент RTD должен быть подключен к какому-либо контролируемому или регулируемому оборудованию. Поскольку измерение температуры основано на сопротивлении элемента, любое другое сопротивление (сопротивление подводящего провода, соединения и т. д.), добавленное в цепь, приведет к ошибке измерения.
За исключением двухпроводной конфигурации, все другие схемы электропроводки позволяют контролируемому или регулируемому оборудованию вычленять нежелательные сопротивления проводов и другие сопротивления, которые возникают в цепи. Датчики, использующие 3-х проводную конструкцию, являются наиболее распространенной конструкцией, используемой в промышленных процессах и системах контроля.
Наконец, есть несколько материалов, которые можно использовать для датчика, и платиновый резистор, найденный в последнем датчике, считается наиболее распространенным и точным. Другими распространенными материалами являются никель и медь, а вольфрам и алюминиевый композит встречаются реже. В датчике ICS должно быть очень небольшое количество платины (драгоценного металла), поскольку он продается всего за 4 доллара, иначе описание просто неверное. PT100 означает, что платиновый зонд имеет сопротивление 100 Ом при 0 °C.
Поддержка Arduino и схемы подключения
Теперь мы лучше понимаем что такое датчики PT100 RTD, но как мы можем их точно использовать? В поисках поддержки Arduino мы обнаружили библиотеку PT100RTD на Github, в которой добавлена поддержка точного преобразования значений из Ом в Цельсия в RTD PT100 в Arduino IDE.
Разработчик предоставляет некоторые дополнительные сведения и размер библиотеки 3 КБ, поэтому, вместо этого, рекомендуется использовать «уравнение Каллендара-Ван Дюсена» для «обычных» измерений температуры в диапазоне от -60 °C до 650 °C.
Датчики являются аналоговыми датчиками, но вы не можете просто подключить их напрямую к одному из ваших аналоговых входов Arduino. Сигнал должен быть усилен, и быстрый веб-поиск показал два варианта, хотя их может быть больше:
- Мост Уитстона плюс операционный усилитель, как описано в Instructables.
Этот пост также подробно описывает математические расчеты, лежащие в основе конструкции схемы и должен быть хорошо прочитан. Схема Arduino не использует библиотеку PT100RTD, упомянутую выше, и намного проще, но учтите, что используемая схема поддерживает только от -51,85 до 129,87 градусов Цельсия .
2. Усилитель датчика температуры Adafruit PT100 RTD на основе MAX31865 продается за 14,95 $.
Как вы можете видеть выше, схема подключения намного проще с этой платой. Плата работает с датчиками PT100 с использованием 2-, 3- или 4-проводных кабелей, и компания также предлагает дополнительный датчик PT100 с диапазоном температур от 0 до 550 ° C. Adafruit также опубликовал очень подробное руководство для своего усилителя, и код Arduino опирается на библиотеку Arduino для датчика Adafruit MAX31865 RTD , но все же рекомендуем самую первую библиотеку PT100RTD, о которой мы упоминали в этом посте, если требуется максимально возможная точность. Если Arduino вам не подходит, руководство также предоставляет пример кода для MicroPython/CircuitPython.
Выражаем свою благодарность источнику из которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.
Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.