Как снять датчик температуры

Датчики температуры. Часть четвертая. Еще несколько видов термодатчиков

В предыдущих частях статьи было рассказано о терморезисторах и термопарах. В этой статье поговорим о других видах датчиков температуры.

Датчики температуры из диодов и транзисторов

В тех же диапазонах температуры, что у полупроводниковых термосопротивлений для измерения и контроля температуры достаточно часто используются обычные полупроводниковые диоды или p-n переходы транзисторов.

Применение этих приборов объясняется тем, что они имеют температурный коэффициент напряжения ТКН. У всех полупроводников он отрицательный и примерно одинаков: -2mV/°C. Чтобы в этом убедиться, достаточно проделать простейший опыт, описанный ниже.

Если цифровым мультиметром китайского производства при комнатной температуре «прозванивать» кремниевые диоды или переходы транзисторов, то на индикаторе высвечиваются цифры порядка 690 - 700. Для германиевых полупроводниковых приборов показания будут 400 - 450, правда, германиевые приборы применяются в настоящее время очень редко. Это не что иное, как падение напряжения, показанное в милливольтах, на p-n переходе в прямом направлении.

Если в момент такого измерения диод или транзистор немного подогреть, хотя бы паяльником. то показания будут уменьшаться. Причем чем больше степень нагрева, тем заметнее изменение показаний прибора в меньшую сторону. Чаще всего такие датчики применяются в различных электронных схемах, например в усилителях звуковых частот для стабилизации режимов работы схемы.

Специализированные полупроводниковые датчики

Здесь же следует упомянуть о прецизионном аналоговом температурном датчике LM335AZ. являющемся одной из разновидностей регулируемого стабилитрона. Здесь уместно вспомнить стабилитрон TL431. Градуировка датчика выполнена при его изготовлении на заводе, поэтому мучительной многоэтапной настройки при изготовлении термометра или терморегулятора делать не надо.

Согласно технической документации LM335AZ имеет положительный температурный коэффициент 10mV/°K. Для перевода привычных нам градусов Цельсия в градусы Кельвина следует воспользоваться формулой t °K = 273 + t °C. Согласно этой формуле при 0°C на выходе датчика будет напряжение (273 + 0°C) * 10mV/°K = 2730mV, а при температуре, например, 50°C получится (273 + 50°C) * 10mV/°K = 3230mV.

Такие чудесные свойства позволяют с помощью этого датчика создавать терморегуляторы. просто измерители температуры, а также схемы компенсации температуры холодного спая термопар, о чем будет сказано чуть выше. Все упомянутые схемы получаются достаточно простыми, их можно посмотреть в технической документации, или как ее называют, дата шиты (Data Sheet). Дата шиты достаточно легко найти в интернете, правда, на английском языке.

Датчики температуры для микроконтроллеров

В современных условиях все больше различных схем выполняются на микроконтроллерах. в том числе и всевозможные измерители температуры. Если измеряемая температура не превышает 125°C, то вполне возможно использование полупроводниковых датчиков типа DS1620, DS1820, DS1B820 и им подобных.

Будучи отградуированными на заводе-изготовителе датчики не нуждаются в калибровке и настройке, а измеренные данные в цифровом виде передают в микроконтроллер. Дальнейшее использование полученных значений температуры определяется программным обеспечением контролера.

Кроме работы непосредственно с микроконтроллером упомянутые датчики имеют режим термостата. достаточно запрограммировать любой из них в этот режим, чтобы управлять работой нагревателя по принципу «включил – выключил» при достижении указанных при программировании точек температуры. Но если понадобятся другие точки, то необходимо их перепрограммирование, что можно рассматривать как недостаток данных датчиков.

В тех случаях, когда диапазон измерения температуры значительно превышает упомянутые выше значения, используются термопары .

Старые примитивные датчики температуры

Несмотря на наличие такого количества температурных датчиков, до сих пор широкое применение находят достаточно примитивные датчики. Это, прежде всего, датчики на основе биметаллических пластин наиболее часто применяемых у электроутюгах и электрокаминах, а также термодатчики манометрического типа или датчики расширения. В них используется расширение жидкости находящейся в закрытом объеме.

Одной из разновидностей такого датчика оснащены, например, нагревательные элементы бытовых бойлеров фирмы Aricton. На одном основании расположен сам ТЭН, трубчатый датчик температуры и регулируемый контакт: как достигли заданной температуры – отключились. Конструкция настолько проста, что содержит всего лишь одну установочную резьбу и две клеммы для подключения к сети.

Несколько сложней устроены промышленные температурные манометрические датчики. К манометру со шкалой подключен капилляр с жидкостью, конец которого контактирует с измеряемой средой. Шкала такого манометра проградуирована в градусах Цельсия. а стрелка снабжена системой контактов, которыми можно задавать пределы изменения температуры. Контакты, естественно, могут управлять работой нагревателя, либо просто сигнализатора.

Датчики температуры и влажности DHT11 и DHT22 и Arduino

В статье рассмотрены основы работы с недорогими датчиками температуры и влажности серии DHT. Эти сенсоры простые и медленные, но при этом отлично подходят для хобби-проектов на Arduino. 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 обязательно Arduino.

Технические характеристики DHT11 и DHT22

Существуют две версии сенсоров DHT. Выглядят они почти одинаково. Распиновка тоже одинаковая. Основные отличия - в технических характеристиках:

• Очень дешевый.
• 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%. При этом точность измерений находится в диапазоне 5%.
• Измеряет температуру в диапазоне от 0 до 50 градусов с точностью плюс-минус 2%.
• Частота измерений не более 1 Гц (одно измерение в секунду).
• Размер корпуса: 15.5 мм x 12 мм x 5.5 мм.
• 4 коннектора. Расстояние между соседними - 0.1".

• Дешевый.
• Питание от 3 до 5В.
• Максимально потребляемый ток - 2.5мА при преобразовании (при запросе данных).
• Рассчитан на измерение уровня влажности в диапазоне от 0% до 100%. При этом точность измерений находится в диапазоне 2%-5%.
• Измеряет температуру в диапазоне от -40 до 125 градусов с точностью плюс-минус 0.5 градусов по Цельсию.
• Частота измерений до 0.5 Гц (одно измерение за 2 секунды).
• Размер корпуса: 15.1 мм x 25 мм x 7.7 мм.
• 4 коннектора. Расстояние между соседними - 0.1".

Как видите, DHT22 более точный и имеет больший диапазон измеряемых значений. Оба датчика имеют по одному цифровому выходу. Запросы к ним можно отправлять не чаще чем один в секунду или две.

Подключение датчиков DHT к Arduino

Подключаются датчики легко. Так как у них достаточно длинные коннекторы 0.1", можно устанавливать их непосредственно на макетную или монтажную плату (смотрите на рисунке ниже).

Непосредственное подключение к Arduino тоже простое. На сенсоре 4 коннектора:

• Питание (VCC) - от 3 до 5 В.
• Вывод данных.
• Не подключается.
• Земля.

Коннектор 3 просто игнорируйте, он не подключается. Желательно подключить подтягивающий резистор на 10 кОм между питанием и сигналом. На Arduino есть встроенные резисторы, но их номинал 100кОм нам не подойдет.

На рисунке ниже приведена схема подключения DHT11 к Arduino. Подключите сигнал с датчика к пину 2, чтобы схема соответствовала примеру скетча, который приведен ниже. Этот пин можно изменить с соответствующими правками в коде.

Считывание данных с датчиков DHTxx

Для проверки скетча мы используем Arduino. Можно использовать любой другой микроконтроллер, который поддерживает тайминг в микросекундах.

Для начала скачайте библиотеку для работы с DHT датчиками здесь: Github. Для загрузки нажмите кнопку DOWNLOADS в верхнем правом углу.

Переименуйте папку DHT и убедитесь, что в ней есть файл dht.cpp и другие. После этого переместите папку DHT в папку arduinosketchfolder/libraries/. Возможно вам придется создать подпапку для библиотек, если вы впервые интегрируете библиотеку. Перезагрузите Arduino IDE.

Теперь загрузите скетч: Examples->DHT->DHTtester. Выглядит программа примерно так:

Если вы используете датчик модели DHT11, закомментируйте строку, которая устанавливает тип:

//#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)

И снимите комментарий со строки:

#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11

Эти настройки помогают снимать правильные значения именно с вашей модели датчика. В окне серийного монитора этобудет выглядеть примерно так:

Вы должны увидеть показания температуры и влажности. Подышав на датчик, можно отследить изменения показаний. В этом случае уровень влажности должен увеличиться.

Если Вам необходимы даташиты на датчики, просмотреть и скачать их можно по ссылкам:

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости

В каждом автомобиле, изготовленном позднее девятнадцатого века и работающем на более современном топливе, чем древесный или каменный уголь, имеется радиатор. термостат и бортовая система, тщательно отслеживающая работу машины в целом. Перегретый двигатель в центре городского затора в жаркое летнее время вряд ли сможет кого-то порадовать. Чтобы этого не произошло, каждый автомобиль оснащают датчиком температуры охлаждающей жидкости, который сообщает бортовому компьютеру и водителю о том, что температура нагрева близка к критической.

Разновидности датчиков

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Температурные датчики охлаждающей жидкости бывают магнитными и биметаллическими. Определить, какой именно стоит в вашем автомобиле, можно самостоятельно. Для этого нужно завести машину и понаблюдать за стрелкой указателя. При наличии магнитного датчика она начнет подпрыгивать для отображения показаний, а при биметаллическом – двигаться постепенно.

Магнитные

В состав магнитного датчика входят две катушки, оснащенные с каждой стороны поворотным железным якорем, цель которого – фиксация стрелки. Катушка должна быть подключена к электрической сети машины – один провод следует заземлить, а второй соединить с датчиком, который будет показывать сопротивление, напрямую зависящее от значения температуры двигателя. Под воздействием тока, протекающего через катушку, создается магнитное поле, влияющее на перемещение якоря.

Биметаллические

Биметаллический датчик температуры работает по принципу расширения и сужения веществ в зависимости от температурных значений. Металлы сужаются незначительно, поэтому биметаллический датчик в этом случае может отталкиваться только от показаний коэффициента расширения. Например, плотно сжатые стальная и медная пластины после нагревания незначительно увеличиваются. Пластина из меди, обладающая более высоким коэффициентом расширения, увеличивается в длину и при наличии крепкого соединения со стальной пластиной, сгибается, стараясь обогнуть последнюю. А внутри биметаллического датчика имеется стержень, едва заметного изменения длины которого достаточно для того, чтобы стрелка указателя температуры охлаждающей жидкости пришла в движение.

Имеются также датчики старого образца – капиллярные, принцип работы которых заключается в следующем: жидкость, содержащаяся в датчике имеет низкую температуру кипения, а во время нагрева прибора начинает испаряться и кипеть, повышая при этом значение давления в колбе, что заставляет индикаторную стрелку двигаться.

Датчик температуры охлаждающей жидкости и принцип его работы

Не каждому автолюбителю известно, где находится датчик температуры охлаждающей жидкости, но всем будет полезна эта информация. Так, вот расположен он рядом с термостатом в целях передачи максимально точных результатов. К стандартным местам установки датчика можно смело отнести:

• корпус термостата;
• головку блока цилиндров;
• верхний шланг радиатора.

Ослабляем затяжку

Размещение датчика в другом месте подкапотного пространства сведет на нет всю точность и надежность. Когда автомобильный двигатель нагревается, одновременно происходит рост его электрического сопротивления, и наоборот.

Выворачиваем датчик

Конечно, при этом система охлаждения должна находиться в стабильном работоспособном состоянии. Говоря другими словами, радиатор должен быть идеально целым с оптимальным уровнем охлаждающей жидкости (минимальная отметка на расширительном бачке) и неизношенными патрубками. Вентилятор должен вращаться в нормальном режиме. Если состояние всего вышеописанного можно назвать адекватным и работоспособным, но бортовой компьютер все равно указывает на ошибку, то следует переходить к проверке датчика температуры охлаждающей жидкости.

Как снять датчик температуры охлаждающей жидкости: