ربط الثرمستور مع اردوينو لقياس وعرض درجة الحرارة على شاشات الكريستال السائل

يعد استخدام الثرمستور طريقة سهلة ورخيصة لاستشعار درجة الحرارة. ولقياس درجة الحرارة الدقيقة باستخدام الثرمستور ، ستكون هناك حاجة إلى متحكم دقيق. لذلك نحن هنا نستخدم Arduino مع Thermistor لقراءة درجة الحرارة وشاشة LCD لعرض درجة الحرارة. إنه مفيد في مشاريع مختلفة مثل محطة الطقس عن بعد ، والتشغيل الآلي للمنزل ، وحماية المعدات الصناعية والإلكترونية والتحكم فيها

في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم بواجهة Thermistor مع Arduino وعرض درجة الحرارة على شاشة LCD. يمكنك عمل العديد من المشاريع القائمة على الدوائر الإلكترونية باستخدام الثرمستور ، بعضها مدرج أدناه:

مروحة تيار مستمر يتم التحكم في درجة حرارتها باستخدام الثرمستور
إنذار الحريق باستخدام الثرمستور

المكونات المطلوبة:

NTC الثرمستور 10 كيلو
Arduino (أي إصدار)
10 كيلو أوم المقاوم
توصيل الأسلاك

مخطط الرسم البياني

يوفر الثرمستور قيمة درجة الحرارة حسب التغير في المقاومة الكهربائية فيه. في هذه الدائرة ، يتم توصيل الدبوس التناظري في Arduino بالثرمستور ويمكن أن يوفر قيم ADC فقط ، لذلك لا يتم حساب المقاومة الكهربائية للثرمستور مباشرة. لذلك تم تصميم الدائرة لتكون مثل دائرة مقسم الجهد كما هو موضح في الشكل أعلاه ، من خلال توصيل مقاومة معروفة تبلغ 10 كيلو أوم في السلسلة مع NTC. باستخدام مقسم الجهد هذا ، يمكننا الحصول على الجهد عبر الثرمستور وبهذا الجهد يمكننا اشتقاق مقاومة الثرمستور في تلك اللحظة. وأخيرًا يمكننا الحصول على قيمة درجة الحرارة من خلال وضع مقاومة الثرمستور في معادلة Stein-Hart كما هو موضح في الأقسام أدناه.

الثرمستور

المكون الرئيسي في هذه الدائرة هو الثرمستور ، والذي تم استخدامه للكشف عن ارتفاع درجة الحرارة. الثرمستور هو مقاوم حساس لدرجة الحرارة ، وتتغير مقاومته حسب درجة الحرارة. هناك نوعان من الثرمستور NTC (كفاءة مشتركة في درجة الحرارة السلبية) و PTC (درجة حرارة موجبة ذات كفاءة مشتركة) ، نحن نستخدم الثرمستور من نوع NTC. NTC الثرمستور هو المقاوم الذي تقل مقاومته مع ارتفاع درجة الحرارة بينما في PTC ستزيد المقاومة مع ارتفاع درجة الحرارة.

حساب درجة الحرارة باستخدام الثرمستور:

نعلم من دائرة مقسم الجهد أن:

_خرج V = (V _in * Rt) / (R + Rt)

إذن قيمة Rt ستكون:

Rt = R (Vin / Vout) - 1

هنا ، ستكون Rt مقاومة الثرمستور وستكون R 10 كيلو أوم المقاوم. يمكنك أيضًا حساب القيم من حاسبة مقسم الجهد.

تُستخدم هذه المعادلة لحساب مقاومة الثرمستور من القيمة المقاسة لجهد الخرج Vo. يمكننا الحصول على قيمة Voltage Vout من قيمة ADC عند pin A0 من Arduino كما هو موضح في كود Arduino الوارد أدناه.

حساب درجة الحرارة من مقاومة الثرمستور:

رياضيا لا يمكن حساب مقاومة الثرمستور إلا بمساعدة معادلة شتاين-هارت.

T = 1 / (A + Bln (Rt) + Cln (Rt) ³)

حيث ، A و B و C هي الثوابت ، Rt هي مقاومة الثرمستور و ln تمثل السجل.

القيمة الثابتة للثرمستور المستخدم في المشروع هي A = 1.009249522 × 10 ⁻³ ، B = 2.378405444 × 10 ⁻⁴ ، C = 2.019202697 × 10 ⁷. يمكن الحصول على هذه القيم الثابتة من الآلة الحاسبة هنا عن طريق إدخال قيم المقاومة الثلاثة للثرمستور عند ثلاث درجات حرارة مختلفة. يمكنك إما الحصول على هذه القيم الثابتة مباشرة من ورقة البيانات الخاصة بالثرمستور أو يمكنك الحصول على ثلاث قيم مقاومة عند درجات حرارة مختلفة والحصول على قيم الثوابت باستخدام الآلة الحاسبة المحددة.

لذلك ، لحساب درجة الحرارة ، نحتاج فقط إلى قيمة مقاومة الثرمستور. بعد الحصول على قيمة Rt من الحساب المذكور أعلاه ، ضع القيم في معادلة Stein-hart وسنحصل على قيمة درجة الحرارة بوحدة كلفن. نظرًا لوجود تغيير طفيف في جهد الخرج يسبب تغيرًا في درجة الحرارة.

كود الثرمستور اردوينو

تم تقديم كود Arduino الكامل لربط الثرمستور مع Arduino في نهاية هذه المقالة. هنا قمنا بشرح أجزاء قليلة منه.

لإجراء عملية حسابية ، نستخدم ملف الرأس “#include " ولملف رأس LCD هو “#include ". يتعين علينا تعيين دبابيس شاشة LCD باستخدام الرمز

LiquidCrystal LCD (44،46،40،52،50،48) ؛

لإعداد شاشة LCD في وقت البدء ، يتعين علينا كتابة التعليمات البرمجية في جزء الإعداد الفارغ

إعداد باطل () {lcd.begin (16،2) ؛ lcd.clear () ؛ }

لحساب درجة الحرارة بواسطة معادلة Stein-Hart باستخدام المقاومة الكهربائية للثرمستور ، نقوم بإجراء بعض المعادلات الرياضية البسيطة في الكود كما هو موضح في الحساب أعلاه:

تعويم أ = 1.009249522e-03 ، ب = 2.378405444e-04 ، ج = 2.019202697e-07 ؛ تعويم T ، logRt ، Tf ، Tc ؛ تعويم الثرمستور (int Vo) {logRt = log (10000.0 * ((1024.0 / Vo-1))) ؛ T = (1.0 / (A + B * logRt + C * logRt * logRt * logRt)) ؛ // نحصل على قيمة درجة الحرارة في كلفن من معادلة شتاين هارت Tc = T - 273.15 ؛ // تحويل كلفن إلى سلزيوس Tf = (Tc * 1.8) + 32.0 ؛ // تحويل كلفن إلى فهرنهايت إرجاع T ؛ }

في الكود أدناه ، يقوم الثرمستور الخاص بالوظيفة بقراءة القيمة من الدبوس التناظري لاردوينو ،

lcd.print ((الثرمستور (القراءة التناظرية (0)))) ؛

ويتم أخذ هذه القيمة في الكود أدناه ثم يبدأ الحساب في الطباعة

تعويم الثرمستور (int Vo)

قياس درجة الحرارة باستخدام الثرمستور والاردوينو:

لتزويد Arduino بالإمداد ، يمكنك تشغيله عبر USB لجهاز الكمبيوتر المحمول أو توصيل محول 12 فولت. يتم توصيل شاشة LCD مع Arduino لعرض قيم درجة الحرارة ويتم توصيل Thermistor حسب مخطط الدائرة. يتم استخدام الدبوس التناظري (A0) لفحص جهد دبوس الثرمستور في كل لحظة وبعد الحساب باستخدام معادلة Stein-Hart من خلال كود Arduino يمكننا الحصول على درجة الحرارة وعرضها على شاشة LCD بالدرجات المئوية والفهرنهايت.