نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

[علی چمانی]

در این بخش به معرفی کلیه سنسور هایی که در اندازه گیری دما و رطوبت کاربرد دارند پرداخته میشود...

معروفترین Sensor تشخیص دمای موجود در بازار سنسور دما LM35DZ میباشد ، این سنسور تغییرات دمای مورد نظر را به ولتاژ آنالوگ تبدیل میکند.

دارای سه پایه میباشد که در صورتی سنسور روبروی ما قرار بگیرد (بتوانیم نوشته هایش را ببینیم):
اولین پایه ، سمت چپ ( vcc ) میباشد که به ۵ ولت وصل میشود.
پایه وسط ، ولتاژ خروجی ( Vout )است که به میکروکنترلر متصل میشود.
پایه سوم ، زمین ( GND ) سنسور است.
محدوده دمایی که این سنسور قادر به انداه گیری آن میباشد بین ۵۵- تا ۱۵۰+ درجه سانتیگراد است و این سنسور به ازای هر درجه سانتیگراد ۱۰ میلی ولت ولتاژ خروجی را تغییر میدهد. یعنی به ازای دمای ۱ درجه ، ولتاژ خروجی سنسور ۱۰ میلی ولت و به ازای ۱۰۰ درجه خروجی سنسور ۱۰۰۰ میلی ولت میباشد.

همچنین به ازای دمای ۲۰- درجه خروجی سنسور ۲۰۰- میلی ولت میباشد .

نکته مهم: از آنجا که در سنسور پایه ولتاژ منفی به چشم نمیخورد ، برای اندازه گیری دمای منفی باید پایه vo سنسور را توسط یک مقاومت ۱ کیلو به ولتاژ منفی متصل کرد.(۵ – ولت)

ولتاژ تغذیه این سنسور ۵ ولت میباشد ، همچنین بدنه آن قابلیت تحمل دما تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد را دارد.

از آنجا که مبدل آنالوگ به دیجیتال داخل میکروکنترلر مانند میکرو AVR ده بیتی است و ولتاژ مرجع آن بین صفر تا ۵ ولت است در نتیجه ولتاژ اندازه گیری شده را به ۱۰۲۴ قسمت تقسیم میکند پس می تواند سنسور دمای مورد نظر ما را به راحتی با دقت ۰/۵ درجه سانتیگراد بخواند.
سنسور 18B20

این سنسور دما با خروجی دیجیتال است و شما به راحتی تنها با یک مقاومت 4.7 کیلو می توانید آنرا به میکرو وصل کنید و همچنین توسط پروتکل یک سیمه امکان اتصال به میکروکنترلر را دارد.

پایه شماره 1 زمین
پایه شماره2 به میکرو
پایه شماره 3 به مثبت منبع که با یک مقاومت به پایه شماره 2 نیز وصل می شود.

مشخصات
رسال دیتا از طریق یک پین
عدم نیاز به المان خارجی
توانای تغذیه شدن با خطوط داده
دما به صورت یک مقدار دیجیتال 9 بیتی خوانده می شود
زمان تبدیل دما به یک عبارت دیجیتال 200 میلی ثانیه است
تنظیمات هشدار دما قابل تعریف توسط کاربر غیر فرار است
حداکثر زبان تبدیل و پاسخگویی 750 میلی ثانیه
قابلیت Multidrop تشخیص دما را در کاربردهای مختلف ساده می کند
خروجی به صورت دیجیتال و با دقت 12 بیت قابل دسترس است.
سنسور دما lm335

یک سنسور دمای غیر خطی با دقت بالاست که به راحتی کالیبره می شود. ولتاژ شکست این سنسور متناسب با دمای مطلق در 10میلی ولت بر درجه کلوین است. در مدار این سنسور یک مقاومت دینامیکی کمتر از یک اهم وجود دارد که با یک رنج جریان 0.45 تا 5 میلی آمپر بدون نوسان یا تغییر در مشخصات سنسور کار می کند.

مشخصات :
کالیبراسیون آسان
کالیبره در واحد درجه کلوین
سنسور دمای پلاستیکی
بازه اندازه گیری: منفی 40 تا مثبت 100 درجه
مقاومت:کمتر از 10 اهم
قیمت کم
ولتاژ کاری:5 ولت


برای راه اندازی این سنسور تنها کافیست مطابق عکس زیر عمل کرده و سپس از طریق پروسه ADC آن را به میکرو یا آردوینو وصل کرد:

برای مقاومت R1 نیز می توان از یک مقاومت 1 کیلو اهم استفاده کرد.
D1 همان LM335 هست.
این تاپیک با انواع سنسور ها و راه اندازی آنها در پست های بعدی تکمیل خواهد شد...

[علی چمانی]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

سنسور LM75CIM-5

یک سنسور حسی درجه حرارت است همراه با مبدل آنالوگ به دیجیتال(یا به بیانی تغییرات دلتا ـ سیگما ) و همچنین دارای آشکار ساز دیجیتالی افزایش بیش از حد دما ازطریق رابط I2C می باشد.
این سنسور قادر به خواندن دما در کسری از ثانیه است آی سی LM75 می تواند به عنوان کلید حرارتی مستقل نیز عمل کند برای چنین کاری می توان محدوده بالایی و پایینی دما برای تغییر وضعیت کلید را برنامه ریزی کرد وقتی دمای اندازی گیری شده از محدوده تعیین شده خارج شود ، خروجی مدار در سطح منطقی پایین قرار می گیرد این خروجی را می توان به عنوان وقفه برای کامپیوتر یا میکرو کنترلر به کار برد هنگام روشن شدن مدار ، محدوده های بالایی و پایینی حرارتی بر روی 75 درجه و 80 درجه تنظیم می شود .

این سنسور به صورت SMT و برای کار با ولتاژ تغذیه 3/3 تا 5 ولت ساخته شده است و می تواند دمای مورد نظر را با تفکیک پذیری نیم درجه از ۵۵ - تا ۱۲۵ + درجه سانتی گراد اندازه گیری کرد یکی از دیگر محاسن این سنسور آن است که جریان لازم برای کارش در حدود ۲۵۰ میکرو آمپر است که این جریان در بعضی موارد به یک میلی آمپر هم می رسد و در حالت خاموش در حدود یک میکرو آمپر جریان می کشد در زیر شمای پایه های سنسور را مشاهده می کنید پایه های ۴ و ۸ پایه های تغذیه سنسور هستند و بنا به مدل سنسور از ۳.۳ تا ۵ ولت تغییر می کنند در ضمن برای تغذیه حتما یک خازن 1. میکرو فاراد باید به پایه 8 وصل شود .پایه شماره ۳ می تواند هم به عنوان یک وقفه برای پروسسور استفاده شود هم می تواند محدوده بالایی را مشخص کند یعنی این که وقتی دما به محدوده بالایی ( ۷۵ درجه) رسید این سنسور این پایه را صفر می کند ( این پایه ACTIVE LOW است) sensor , lm75همان طور که در مباحث ذکر شد این سنسور از پروتکل I2C استفاده کرده یعنی برای استفاده از این سنسور باید بتوانید با این سنسور ارتباط سریال داشته باشید که این یکی از محاسن این سنسور است این سنسور ۸ پایه دارد.

پایه شماره ۱ و ۲ یعنی SDA و SCL پایه های ارتباط I2C سنسور هست که اغلب به میکرو ای که قادر به ارتباطات اینترفیس باشد وصل می شود
پایه های ۵ و ۶ و ۷ این سه پایه یعنی A0 و A1 و A2 این سه پایه آدرس های اینترفیس سنسور هستند در پروتکل I2C فرمانده که می تواند یک میکرو باشد برای ارتباط با فرمانبرها آنها را با یک اسم می شناسد که این است 8 بیت که 7 بیت اول نام سنسور است و بیت 8 به سنسور اعلام می کند که گیرنده باشد یا فرستنده 4 بیت اول اسم سنسور 1001 است و غیر قابل تغییر است و سه بیت کم ارزش توسط این سه پایه تعریف می شود که بهتر است هر سه صفر یا یک باشند .

همان طور که گفته شد بعد از ارتباط با سنسور و صدا کردن آن توسط بیت هشتم وضعیت سنسور را تعیین می کنیم یعنی به سنسور اعلام می کنیم که اطلاعات بفرستد یا اطلاعات بگیرد که ما این وضعیت را 1 قرار داده و سنسور را فرستنده می کنیم تا میزان دما را برای ما بفرستد.

سنسور رطوبت مقاومتی HR202L

سنسور HR202L یک سنسور رطوبتی بوده که از طریق تقسیم مقاومتی بسته می شود.
شما به این طریق که یک مقاومت 10 کیلو یا 15 کیلو یا یک مقاومت متغیر 20 کیلو را از یک طرف به مثبت 5 ولت و از طرف دیگر به سنسور و طرف دیگه سنسور به زمین،حال از محل اتصالش (دو پایه وسط ) به پایه ADC میکرو اتصال میدهید .
تغییرات رطوبت را میخوانید و با تقسیمات عددی بازه رطوبت را از 0 تا 100 بسازید و برای کالیبره کردن در عددی خاص که توسط ربوطت سنج دیگری که برای کالیبراسیون به دست آورده اید ضرب کنید.

توجه کنید که باید این سنسور قبل از استفاده توسط یک رطوبت سنج کالیبره شود.

سنسور رطوبت خازنی HS1101

یک سنسور رطوبت خازنی می باشدکه بر اساس ظرفیت متغیر خازن عمل می کند.به این صورت که با تغییر رطوبت در محیط،ظرفیت خازن موجود در این سنسور تغییر کرده و رطوبت مورد نظر از این طریق قابل اندازه گیری است.این نوع از سنسور های رطوبت در کاربردهای مختلفی مانند اتوماسیون ادارات،کنترل هوای داخل کابین خودرو،لوازم خانگی و سیستم های کنترل صنعتی استفاده می شود.
برای راه اندازی این سنسور باید از یک آی سی ۵۵۵ استفاده کرد. با استفاده از آی سی ۵۵۵ یک نوسان ساز می سازیم . با تغییر میزان رطوبت ،میزان خازن سنسور هم تغییر می کند و این تغییر مقدار خازنی باعث تغییر میزان فرکانس خروجی آی سی ۵۵۵ می شود.که در شکل زیر شکل این مدار راه انداز را مشاهده می کنید.

مشخصات:

• دارای زمان پاسخ سریع
• ساختار پلیمری جامد
• مناسب برای ولتاژهای خطی یا فرکانس خروجی مدار
• قابل تعویض بدون نیاز به هیچ کالیبراسیونی در شرایط استاندارد
• قابلی اعتماد بالا و پایداری بلندمدت
• عدم اشباع آنی بعد از مدت زمان طولانی در فاز اشباع

موارد استفاده:
۱٫سیستم های مربوط به شرایط آب و هوایی ۲٫ سیستم های صنعتی کنترل رطوبت ۳٫کنترل هوا

[علی چمانی]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

سنسور رطوبت و دما DHT11

سنسور رطوبت و دما DHT11 یک سنسور ارزان قیمت جهت سنجش دما و رطوبت هواست. اندازه کوچک این سنسور، مصرف کم انرژی و انتقال سیگنال به مسافتی بیش از ۲۰ متر، آن را به یکی از بهترین گزینه ها جهت استفاده در پروژه های مختلف، بدل کرده است. با توجه به خروجی دیجیتال این سنسور، به راحتی می تواند به برد آردوینو و یا سایر میکروکنترلر ها متصل گردد.

حسگر DHT11 دارای خروجی دیجیتال است . روش خازنی برای سنجش رطوبت و ترمیستور (Thermistor) برای سنجش دما به کار می*رود. دستگاه رطوبت سنج بر اساس این سنسور طراحی شده است ، بنابراین عجیب نیست که بگوییم در واقع این سنسور است که می*تواند رطوبت نسبی را در بازه 20% تا 95% اندازه گیری کند و دقتی برابر با 5% داشته باشد.

البته، نوع دیگری از سنسورهای تشخیص رطوبت و دمای سری DHT به نام DHT22 نیز موجود می باشد که نسبت به مدل DHT11 دقیق تر و البته گران قیمت تر است.
در ادامه راجب DHT22 هم بحث خواهیم کرد.

مشخصات :

قیمت ارزان
ولتاژ عملیاتی و ورودی/خروجی ۳ تا ۵ ولت
حداکثر جریان استفاده شده هنگام عملیات تبدیل ۲٫۵ میلی آمپر
مناسب برای خواندن رطوبت ۲۰ تا ۸۰% با دقت ۵%
مناسب برای خواندن دمای ۰ تا ۵۰ درجه با دقت ۲± سانتی گراد
نرخ نمونه برداری ۱ هرتز (یکبار در ثانیه)
اندازه : ۱۵٫۵ در ۱۲ در ۵٫۵ میلی متر
دارای ۴ پین با ۰٫۱ اینچ فاصله
سنسور رطوبت و دما DHT22

سنسور رطوبت DHT22 ، یک سنسور عالی جهت سنجش دما و رطوبت هواست ، این سنسور از دو سنسور تشکیل شده است ، یک سنسور رطوبت خازنی و یک مقاومت گرمایی. یک تراشه بسیار ساده نیز درون آن وجود دارد که تبدیل آنالوگ به دیجیتال را انجام می دهد و خروجی دیجیتال را تولید می کند. خواندن این خروجی دیجیتال، با استفاده از برد آردوینو و یا هر نوع میکروکنترلری، بسیار ساده است!
اگر مشخصات سنسور DHT11 را مشاهده نمایید، خواهید دید که از نظر ظاهری تقریبا شبیه به DHT11 می باشد اما DHT22 کمی دقیق تر از DHT11 می باشد و در محدوده بیشتری قابل استفاده است. هر دوی آنها از یک پین دیجیتال تکی استفاده می کنند و کمی کند می باشند. از این جهت می گوییم کند، چون در هر دوثانیه، بیش از یکی دو بار نمی توان از آن خروجی گرفت.

مشخصات DHT22:

• ولتاژ عملیاتی و ورودی/خروجی 3 تا 5 ولت
• حداکثر جریان استفاده شده هنگام عملیات تبدیل: 2.5 میلی آمپر
• مناسب برای خواندن رطوبت 0-100% با دقت 2-5%
• مناسب برای خواندن دمای 40- تا 125 درجه با دقت 0.5± سانتی گراد
• نرخ نمونه برداری 0.5 هرتز (یکبار در هر دو ثانیه)
• اندازه : 15.1 در 25 در 7.7 میلی متر
• دارای 4 پین با 0.1 اینچ فاصله

سنسور دما و رطوبت،SHT10و SHT11

این دو سنسور از محصولات اصلی شرکت Sensirion و یک سنسور کوچک با راه اندازی آسان است که میتواند رطوبت نسبی محیط را اندازه گیری نمایند. یک سنسور دیجیتال رطوبت و حرارت است. این سنسور کاملاً کالیبره بوده و از دقت فوق العاده بالایی برخوردار است. پایداری این سنسور در طولانی مدت بالاست و با توجه به مشخصات دقت و پایداری، قیمت مناسبی دارد. تکنولوژی دیجیتال CMOSense توانسته تا دو سنسور را در یک چیپ مجتمع سازد.
این ماژول ها حاوی خط داده به صورت PULL-UP و محدود کننده های سری که این امکان را فراهم می سازدتا مستقیما به BASICیا JAVELIN متصل شوند.و از طرفی به راحتی قابل اتصال به میکرو کنترلر می باشند. اتصالات:

SHT11 از طریق دو پین I/O ،(همان طوری که در شکل زیر مشاهده می کنید) ،به ماژول متصل شده است.مقاومت ۴٫۷کیلو اهمی PULL-DOWN برای پایه CLOCK اختیاری است. اما در مواقعی که از سنسور قفل استفاده می کنیم ،ممکن است به این مقاومت نیاز باشد.

مشخصات:

• محدوده دما:۴۰- تا ۱۲۳٫۸+ درجه سانتی گراد
• دقت اندازه گیری دما۰٫۵-/+ در ۲۵ درجه سانتی گراد
• محدوده اندازه گیری رطوبت:۰تا۱۰۰درصد RH
• دقت RH مطلق:۳٫۵-/+درصد RH
• مصرف توان پایین(معمولا ۳۰میکرو وات)

طرز کار سنسور SHT10 نیز مانند SHT11 می باشد و برای اندازه گیری رطوبت و دما استفاده می شود.ولی برخی از پارامترهای اندازه گیری آن متفاوت از SHT11می باشد.یکی از این پارامترها ،دقت RH آن می باشد که ۴٫۵-/+ درصد RHمی باشد.

[علی چمانی]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

راه اندازی سنسور دمای دیجیتال 18B20

این سنسور دارای خروجی دیجیتال هست و رنج دمایی -55 تا +124 رو ساپورت میکنه...

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این سنسور به پست اول این تاپیک مراجعه فرمائید.

خوب این سنسور دارای یک مدل سیمدار و ضد اب هم هست که نحوره راه اندازی دقسقا مثل همین مدل پلاستیکیه و فرقی نداره !!
پروتکل ارتباطی 18B20 یک سیمه یا ۱-Wire است که به ما کمک میکنه که بتوانیم این سنسور رو تنها با یک مقاومت ۴٫۷ کیلو اهم و ۳ سیم شامل VCC – زمین و دیتا به میکرو وصل کنید.

طبق عکس زیر که با نرم افزار شبیه ساز FRITZING کشیده شده مدارمون رو میبندیم :

کد برنامه :

#include <LiquidCrystal.h>

 

#include <OneWire.h>

 

#include <DallasTemperature.h>

#define DS18B20 8

LiquidCrystal lcd (2,3,4,5,6,7);

OneWire oneWire(DS18B20);

DallasTemperature sensors(&oneWire);

 

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

sensors.begin();

lcd.begin(16,2);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Temperature =");

}

 

void loop() {

  // put your main code here, to run repeatedly:

sensors.requestTemperatures();

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(sensors.getTempCByIndex(0));

lcd.setCursor(6,1);

lcd.print("centigrade");

}

کتابخانه مورد استفاده در این برنامه OneWire وDallasTemperature میباشد.

جهت اضافه کردن کتابخانه در آردوینو از آموزش زیر استفاده کنید :

http://www.eca.ir/2016/10/15/%D8%A2%...2%D8%A7%D8%B1/

این راه اندازی با اردوینو بود برای راه اندازی با کامپایلرهای دیگر از تاپیک های زیر استفاده کنید :

https://www.eca.ir/forums/thread75168.html

https://www.eca.ir/forums/thread44016.html

[علی چمانی]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

راه اندازی ماژول ترموکوپل MAX6675 K

این ماژول دارای قابلیت اندازه گیری تا دمای 1024 درجه سانتی گراد را دارد و مناسب برای اندازه گیری دما کوره*ها، اجاقها و سایر محیط های صنعتی میباشد.

توضیحی جامع:

ترموکوپل ها بسیار حساس هستند ، آنها به یک تقویت کننده خوب به همراه مرجع دمایی پایدار نیازمند هستند که تراشه MAX6675 راه انداز و تقویت کننده ترموکوپل این امر را محقق کرده و ترموکوپل های نوع K را راه اندازی کرده و داده دما را بواسطه خروجی دیجیتالی سریال SPI ارئه می دهد.برد راه انداز MAX6675 همه چیز را برای راه اندازی ترموکوپل فراهم کرده است، لذا کافیست با رابط ساده خود به هر میکروکنترلری یا برد آردوینو متصل شده و از طریف پروتکل SPI داده دما قرائت شود.

ویژگی ها:

• کار با همه*ی ترموکوپل های نوع K
• خروجی 0 تا 1024 درجه سانتی گراد با دقت 0.25 درجه سانتی گراد (رزولوشن 12 بیت)
• 3.0 الی 5.5 ولت سطح منطقی و تغذیه ماژول
• انتقال اطلاعات از طریق پروتکل SPI (نیاز به حداقل 3 پین ورودی خروجی)

وضعیت پایه ها دیجیتال:

1. GND
2. 3.3V / 5V
3. (SCK (Serial Clock
4. (CS (Chip Select
5. (SO (Serial Output

وضعیت پایه ها آنالوگ:

1. + (Thermocouple +)
2. – (Thermocouple -)

کاربرد:
موارد استفاده این ماژول در محیطهای صنعتی و نیمه صنعتی مانند کوره ها، اجاقها، اندازه گیری صنایع غذایی و... میباشد.

در پست بعدی نحوه راه اندازی با اردوینو اورده خواهد شد....

[علی چمانی]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

طبق عکس زیر مدارمون رو میبندیم :

کد برنامه :

// this example is public domain. enjoy!

// www.ladyada.net/learn/sensors/thermocouple



#include <max6675.h>

#include <LiquidCrystal.h>

#include <Wire.h>



int thermoDO = 12;

int thermoCS = 10;

int thermoCLK = 11;



MAX6675 thermocouple(thermoCLK, thermoCS, thermoDO);

int vccPin = 3;

int gndPin = 2;



LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7);



// make a cute degree symbol

uint8_t degree[8]  = {140,146,146,140,128,128,128,128};



void setup() {

  Serial.begin(9600);

  // use Arduino pins 

  pinMode(vccPin, OUTPUT); digitalWrite(vccPin, HIGH);

  pinMode(gndPin, OUTPUT); digitalWrite(gndPin, LOW);

  

  lcd.begin(16, 2);

  lcd.createChar(0, degree);



  // wait for MAX chip to stabilize

  delay(500);

}



void loop() {

  // basic readout test, just print the current temp

  lcd.clear();

  lcd.setCursor(0, 0);

  lcd.print("MAX6675 ECA.IR");

  

  // go to line #1

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print(thermocouple.readCelsius());

#if ARDUINO >= 100

  lcd.write((byte)0);

#else

  lcd.print(0, BYTE);

#endif

  lcd.print("C ");

  lcd.print(thermocouple.readFahrenheit());

#if ARDUINO >= 100

  lcd.write((byte)0);

#else

  lcd.print(0, BYTE);

#endif

  lcd.print('F');

  

  delay(1000);

}

کتابخانه مورد استفاده در این برنامه Max6675 وLiquidCrystal میباشد.

https://github.com/adafruit/Adafruit_LiquidCrystal

https://github.com/adafruit/MAX6675-library

جهت اضافه کردن کتابخانه در آردوینو از آموزش زیر استفاده کنید :

http://www.eca.ir/2016/10/15/%D8%A2%...2%D8%A7%D8%B1

[morlin]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

ایا سنسور sht11 با sht75 یک نوع خروجی دارند و مشابه همدیگراند؟

[حمید حمید]

پاسخ : نگاهی جامع به سنسورهای دما و رطوبت

سلام
سنسور DS18b20 که ضد آب هم هست آیا داخل محفظه استیلش از مقاومت استفاده شده؟ یا باید مقاومت 4.7k بهش اضافه کنیم؟
اگه بخواهیم ماژول سنسور SHT15 و یا SHT25 و یا SHT35 را با برد سنسور موجود بسازیم از چه مقاومتهایی باید استفاده کنیم؟ لینک لطفا