Подключение датчиков температуры LM35
(TMP35, TMP36, TMP37) к WiFi-контроллеру SC120

Содержание

Датчик температуры LM35
Схема подключения
Конфигурирование модуля для работы с датчиками температуры LM35
Работа через приложение "Smacont RC03"
Заключение

Датчик температуры LM35

В отличие от датчика DS18B20, микросхема LM35 является аналоговым температурным сенсором. Датчик температуры LM35 используется в устройствах, так или иначе связанных с контролем температуры. Пример использования датчика температуры дома, это термостат, который постоянно следит за температурой воздуха, и регулирует подачу энергии в систему отопления. Еще один пример — котел для нагрева воды.

Сенсор LM35 это прецизионный интегральный датчик температуры с широким диапазоном температур, высокой точностью измерения, калиброванным выходом по напряжению. Применение датчика LM35 намного предпочтительнее, чем использование термистора, из-за точности измерения. Именно эти качества определили популярность датчика.

У датчиков температуры LM35 выходное напряжение пропорционально температуре по шкале Цельсия. Датчик может использоваться как с однополярным напряжением питания, так и с двух полярным.

Подключение датчика LM35 менее помехозащищённое, по сравнению с DS18B20, поэтому необходимо использовать точные источники опорного напряжения (далее ИОН) и правильно подключать датчик, иначе показания могут быть неточными.

Ближайшими аналогами сенсора LM35 является серия датчиков TMP35, TMP36, TMP37 компании Analog Devices, но они имеют другие параметры и другие схемы подключения.

Описание датчика LM35 (datasheet): на английском языке.

Особенности сенсоров LM35

- Значение температуры калибровано в шкале Цельсия.
- Линейное значение напряжения на выходе с коэффициентом 10 мВ/ °C.
- Гарантирована точность 0.5 °C (при 25 °C).
- Параметры нормированы для полного диапазона температур -55 … +150 °C.
- Удобны для использования в устройствах с удаленным подключением датчиков.
- Низкая цена.
- Работает в широком диапазоне напряжения питания 4 – 30 В.
- Потребляемый ток менее 60 мкА.
- Низкий уровень собственного разогрева – 0.08 °C при неподвижном воздухе.
- Нелинейность только ±0.25 °C.
- Низкое выходное сопротивление – 0.1 Ом, при токе нагрузки 1 мА.

Характеристики

- Питание: 4...30 ВВ;
- Температурный диапазон: от -55 до +150˚С;
- Погрешность измерения: ±0,25˚С;
- Разрешение измерения составляет 0,01°С;
- Точность: 0.5°C (при 25°C)
- Максимальный потребляемый ток: 60 мкА.
- Выходное сопротивление: 0.1Ом, при токе нагрузки 1мА.

Типовая схема включения датчиков LM35

Основная схема включения LM35 в качестве датчика температуры с диапазоном измерения +2 … +150°C.

Типовая схема включения датчиков LM35

Схема включения LM35 в качестве датчика температуры с полным диапазоном измерения -55 … +150 °C.

Двухпроводная схема включения датчиков LM35

В диапазоне температур -5 ... + 40 ° C достаточно простого (витого) 2-х проводного кабеля (витая пара).

В данной схеме, для соединения с датчиком LM35 используется двухпроводная линия в виде витой пары. Если требуется высокая точность измерения, то резисторы R3 и R4 обязательно должны быть с допуском 1%. Также, на результат измерения, оказывает влияние сопротивление линии. При очень длинных линиях или плохих контактах, погрешность измерения составляет около 1°C на каждые 5Ом сопротивления линии связи. Данную погрешность можно не учитывать при сопротивлении линии ниже 1 Ом. Конденсатор C1 блокирует высокочастотные помехи. Ток, потребляемый схемой, составляет примерно 2 мА при 25°C.

Вычисление значения температуры

Значение температуры для сенсора LM35, TMP35 рассчитывается по формуле:
T = (Nацп * Uион / 4096) / 0.01

Значение температуры для сенсора TMP36 рассчитывается по формуле:
T = (Nацп * Uион / 4096 – 0.5) / 0.01

Значение температуры для сенсора TMP37 рассчитывается по формуле:
T = (Nацп * Uион / 4096) / 0.02

где:
t - значение температуры, °С;
N – значение АЦП;
Uион – напряжение источника опорного напряжения (3.3В или 2.3В);
4096 – максимальное число градаций АЦП (12 разрядов).

Рекомендации по применению

Корпуса датчиков должны быть приклеены или прижаты к контролируемой поверхности. Тогда температура датчиков будет в пределах 0.01 °C от температуры поверхности.

Предполагается, что температура окружающего воздуха равна температуре поверхности. В противном случае фактическая температура датчика LM35 будет средней между температурами поверхности и воздуха. Особенно, это имеет значение для пластиковых корпусов TO-92, в которых медные выводы отводят значительное количество тепла. В этом случае реальная температура датчика может быть даже ближе к температуре окружающего воздуха, а не к температуре поверхности.

Чтобы минимизировать эту проблему, старайтесь проводить выводы подключения датчиков так, чтобы их температура была равна температуре поверхности, на которой установлен датчик. Один из способов – покрыть участок поверхности с выводами LM35 компаундом. Это выровняет температуру выводов датчика и поверхности, и уменьшит влияние окружающего воздуха.

Датчик в корпусе TO-46 может быть припаян к металлической поверхности или трубке. Повреждения корпуса не допустимы. В этом случае общий вывод датчика будет соединен с металлом.

Как вариант, LM35 может быть установлен на краю герметичной трубки и погружен в ванну или вкручен в отверстие с резьбой в баке.

Как в случае применения любой другой интегральной схемы, датчик LM35 и провода к нему должны быть хорошо изолированы, без доступа влаги, во избежание утечки и коррозии. Это особенно важно, если схема работает при низких температурах, вызывающих конденсацию влаги. В этом случае необходимо применять изолирующие лаки и покрытия.

Схема подключения

В схеме используется два датчика LM35DZ в корпусе TO-92 (DA1, DA2).

Схема подключения датчиков температуры LM35DZ к WiFi-модулю SC120

Контроллер SC120 и датчики установлены на макетной плате для проектирования (Breadboard), позволяющей собирать проекты без пайки.

Внешний вид макетной платы с WiFi-модулем SC120 и подключенными датчиками температуры LM35DZ

В качестве внешнего источника используется адаптер питания для зарядки сотовых телефонов, смартфонов, планшетов, с выходным током не менее 500мА. Для автономного питания контроллера можно использовать портативные аккумуляторы (Power Bank) емкостью от 2000мА*ч и выше. В качестве соединительного кабеля между макетной платой (Breadboard) и адаптером используется кабель для зарядки сотовых телефонов.

Конфигурирование модуля для работы с датчиками температуры LM35DZ

Выводы «1», «2», «3», «25», «24» (вход «IN0» … «IN4» соответственно) WiFi-модуля SC120 могут быть сконфигурированы как 12-тиразрядные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) В данном примере используются только выводы «1», «2» (входы «IN0», «IN1» соответственно). Настройка входов «IN0», «IN1» производится при помощи "Программы Конфигурирования".

Перед началом работы с "Программой Конфигурирования" необходимо выполнить настройку сетевого соединения с WiFi-модулем (для Windows, для Android). После настройки сетевого соединения необходимо запустить "Программу Конфигурирования". Далее необходимо выполнить процедуру выбора IP-адреса контроллера SC120 и ввода пароля. При этом, необходимо вводить пароль "Администратора". При изготовлении модуля, для «Администратора» установлен следующий пароль «admin».

Для конфигурирования входов WiFi-модуля SC120 необходимо выбрать вкладку "Входы".

Программа Конфигурирования. Входы

Следующим шагом конфигурирования входов «IN0», «IN1» является задания им типа "Аналоговый".

Программа Конфигурирования. Входы

Каждый вход, тип которого установлен как "Аналоговый", имеет следующие настройки:
- «Период опроса» - промежуток времени, через который происходит оцифровка значения входа.
- «Фильтр» - цифровая фильтрация результатов АЦП методом скользящего среднего: «Откл.» - отключена; «Вкл.» - включена.

Выбрав вкладку "График", можно наблюдать изменение температуры в режиме реального времени одного из выбранных входов. Подъем графика вверх вызван прикосновением руки к датчику температуры LM35DZ.

Программа Конфигурирования. График температуры: «Период опроса» = 10мс, «Фильтр» - отключен

Для сравнения, ниже приведен график температуры с включенным фильтром и с разными периодами опроса.

Программа Конфигурирования. График температуры: «Период опроса» = 10мс, «Фильтр» - включен

Программа Конфигурирования. График температуры: «Период опроса» = 100мс, «Фильтр» - включен

Программа Конфигурирования. График температуры: «Период опроса» = 1с, «Фильтр» - включен

Как видно на рисунках выше, включение фильтра обеспечивает более "гладкий" график. Также, на фильтрацию скользящим средним, оказывает влияние значение периода опроса.

Работа через приложение "Smacont RC03"

После запуска программы необходимо последовательно выполнить действия 1...9, как показано на рисунках в статье "Первое включение модуля SC120".

При соединении с WiFi-модулем, на вкладке "Входы" отображаются цифровые значения входов. Для перевода цифровых значений входов «IN0», «IN1», к которым подключен датчик температуры LM35DZ, в значение температуры необходимо воспользоваться следующей формулой: Значение температуры для сенсора LM35DZ рассчитывается по формуле (подробное описание формулы см. выше):
T = (val*3.3/4096)/0.01
где:
T - значение температуры в градусах Цельсия;
val – цифровое значений входов «IN0», «IN1», к которому подключен датчик температуры LM35DZ.

Для того, чтобы приложение "Smacont RC03" автоматически пересчитывало цифровые значения входов «IN0», «IN1» в значения температуры, необходимо выполнить инструкции, указанные на рисунках ниже.

1. Нажать кнопку выбора меню "≡".

2. Выбрать пункт меню "Конфигурация".

3. В окне "Конфигурация" выбрать раздел "3".

4. В поле "Входы. Описание", для входов "У0.0", "У0.1" задать название входов LM35DZ<br>температура 1 и LM35DZ<br>температура 2 соответственно (где <br> - перенос строки).

5. Выбрать раздел "4".

6. В поле "Входы. Формулы", для входов "У0.0", "У0.1" задать формулу (val*3.3/4096)/0.01.

7. Нажать кнопку "<" для выхода из окна "Конфигурация".

Заключение

Разница значения температуры DA1 и DA2, как видно из рисунка выше, составляет 0,08°С. Время от времени, значения совпадали между собой.

Программы

Прошивка «Smacont-ESP»:
• скачать

«Программа Настройки»:
• запусить (только браузер Firefox)
• скачать zip-архив

Телеграм канал

Новости Обсуждение
Вопросы Предложения

Новости

Действие «wifi_CheckConn()». После подключения к WiFi-сети, выполнить действие с задержкой

Обмен данными. Open Monitoring

Датчики температуры и влажности AHT10/AHT15/AHT20/AHT21/AHT25

Датчик температуры и влажности SHT30 (SHT31/SHT35)

Действие «valueToVx()», «valueToArrVx()». Отслеживание заданного уровня в диапазоне значений

Действие «termostat()». Термостат

ESP-NOW. Датчик температуры и влажности с питанием от батареек

Последовательные интерфейсы (UART, I2C, SPI)

Управление одноканальным модулем реле

Протокол MQTT

Обмен данными. NarodMon

Обмен данными. ioControl

Обмен данными. WhatsApp

Обмен данными. Telegram

Текстовые шаблоны