Die Herstellung elektronischer Geräte wird zu einem zunehmend erschwinglichen und beliebten Hobby. Eines der einfachen, aber interessanten Projekte ist die Erstellung eines eigenen elektronischen Temperatursensors. Temperatursensoren werden in vielen Bereichen eingesetzt, von Heiz-Systemen bis hin zu industriellen Prozessen.
In diesem Artikel werden wir uns den Prozess der Erstellung eines elektronischen Temperatursensors mit eigenen Händen ansehen. Wir tauchen in die Welt der Elemente ein und erfahren, welchen Sensor zu verwenden ist, wie er an einen Mikrocontroller angeschlossen wird und wie die erhaltenen Daten analysiert werden.
Die benötigten Materialien und Werkzeuge umfassen grundlegende Komponenten wie Boards und Widerstände sowie einen Arduino-Mikrocontroller. Wir werden verschiedene Arten von Temperatursensoren untersuchen und den für unsere Bedürfnisse am besten geeigneten auswählen. Dann verbinden wir den Sensor mit dem Mikrocontroller und schreiben einen Programmcode, um die Temperaturdaten zu sammeln.
Schritte zum Erstellen eines elektronischen Temperatursensors
Schritt 1: Auswählen von Komponenten
Um einen elektronischen Temperatursensor zu erstellen, benötigen Sie die folgenden Komponenten:
- Arduino-Mikrocontroller oder ähnliches
- Temperatursensor (z. B. DS18B20)
- Widerstände (nach Bedarf)
- Drähte und Lötgeräte
Schritt 2: Komponenten verbinden
Der nächste Schritt besteht darin, die Komponenten zu verbinden. Schließen Sie den Temperatursensor an Pin 2 am Arduino-Mikrocontroller an. Falls erforderlich, schließen Sie die Widerstände an, um den Sensor stabil zu halten.
Schritt 3: Herunterladen des Codes auf den Mikrocontroller
Downloaden und installieren Sie die Arduino IDE. Öffnen Sie ein neues Projekt, kopieren Sie den folgenden Code, und fügen Sie ihn ein:
// Подключение библиотек для работы с датчиком температуры#include #include // Создание экземпляров классов для работы с датчиком и шиной данныхOneWire oneWire(2); // Пин, к которому подключен датчикDallasTemperature sensors(&oneWire);void setup() void loop() Schritt 4: Projekt starten
Schließen Sie den Arduino-Mikrocontroller über ein USB-Kabel an den Computer an. Wählen Sie den richtigen Board-Typ und den richtigen Port in der Arduino IDE aus. Laden Sie den Code auf den Mikrocontroller hoch, indem Sie auf den Download-Button klicken.
Schritt 5: Testierung
Nachdem der Code geladen wurde, öffnen Sie den seriellen Portmonitor in der Arduino IDE. Sie sollten die vom Sensor ausgelesenen Temperaturwerte sehen.
Herzlichen Glückwunsch! Sie haben erfolgreich einen elektronischen Temperatursensor mit Ihren eigenen Händen erstellt.
Auswählen von Komponenten
Um einen elektronischen Temperatursensor zu erstellen, benötigen Sie die folgenden Komponenten:
| Name der Komponente | Die Beschreibung |
|---|---|
| Mikrosteuerung | Der Mikrocontroller dient der Verarbeitung und Analyse von Sensordaten |
| Temperaturfühler | Der Temperatursensor misst die aktuelle Umgebungstemperatur |
| Widerstand | Ein Widerstand ist erforderlich, um einen Temperatursensor mit einem Mikrocontroller zu verbinden |
| Kondensator | Der Kondensator wird verwendet, um die Stromversorgung zu stabilisieren und vor Störungen zu schützen |
| Steckverbinder | Die Anschlüsse ermöglichen den Anschluss des Temperatursensors und des Programmierers an den Mikrocontroller |
Bei der Auswahl dieser Komponenten ist es wichtig, auf ihre Eigenschaften wie die Kompatibilität mit dem Mikrocontroller, den Temperaturmessbereich und die Genauigkeit zu achten. Stellen Sie sicher, dass die ausgewählten Komponenten Ihren Anforderungen und Projektanforderungen entsprechen.
Montage des Schaltplans
Um einen elektronischen Temperatursensor zu erstellen, benötigen Sie die folgenden Komponenten und Materialien:
- Arduino-Mikrocontroller;
- Temperaturfühler LM35;
- Widerstandswiderstände;
- Steckbrett;
- Kabel für den Anschluss;
- Lötkolben und Lötmittel;
- Multimeter, um die montierte Schaltung zu überprüfen.
Nach der Vorbereitung aller notwendigen Komponenten und Materialien beginnen wir mit der Montage des Schemas:
- Öffnen Sie die Steckplatine (falls erforderlich, kann sie in separate Blöcke aufgeteilt werden) und platzieren Sie den Arduino-Mikrocontroller in einer der Blöcke.
- Verbinden Sie die Pins des Temperatursensors LM35 mit den entsprechenden Pins des Arduino-Mikrocontrollers mithilfe von Drähten und Widerständen. Beachten Sie die korrekte Pin-Verbindung.
- Stellen Sie sicher, dass Sie den Stromsensor an den Arduino-Mikrocontroller anschließen, damit er funktionieren kann.
- Überprüfen Sie, ob alle Anschlüsse mit einem Multimeter korrekt sind.
- Stellen Sie sicher, dass alle Kabel und Komponenten sicher auf der Steckplatine befestigt sind.
Sobald die Schaltung fertig ist, können Sie mit der Programmierung des Arduino-Mikrocontrollers beginnen, um mit dem Temperatursensor zu arbeiten. Dies ermöglicht es Ihnen, die Temperatur in Ihrer Umgebung zu verfolgen und zu überwachen.
Der elektronische Temperatursensor, der mit eigenen Händen hergestellt wird, ist ein zuverlässiges und einfach zu bedienendes Gerät, das in vielen Bereichen des Lebens und der Aktivität nützlich sein wird.
Programmierung des Mikrocontrollers
Es können verschiedene Programmiersprachen verwendet werden, um einen Mikrocontroller zu programmieren, aber die gebräuchlichsten sind die Sprachen C und C++. Sie bieten leistungsstarke Hardware-Tools und ermöglichen eine effiziente Verwaltung der Funktionen eines Mikrocontrollers.
Bevor Sie mit der Programmierung beginnen, müssen Sie die Entwicklungsumgebung installieren, die zum Schreiben und Laden des Programms auf den Mikrocontroller verwendet wird. Die Arduino IDE ist sehr beliebt, um Programme auf Mikrocontrollern zu entwickeln. Es bietet eine einfache und benutzerfreundliche Schnittstelle, um Programme zu entwickeln und auf ein Arduino-Board zu laden.
Grundlegende Programmierschritte eines Mikrocontrollers:
1. Erstellen eines Projekts
Erstellen Sie ein neues Projekt in der Arduino IDE. Das Projekt enthält den gesamten Code, der auf den Mikrocontroller geladen wird.
2. Anschluss eines Mikrocontrollers
Schließen Sie den Mikrocontroller über ein USB-Kabel oder eine andere Verbindungsmethode an den Computer an, die von Ihrer Arduino-Karte bereitgestellt wird.
3. Einrichten der Platine
Wählen Sie im Arduino IDE-Menü die richtige Platine und den Anschluss aus, an den Ihr Mikrocontroller angeschlossen ist. Dadurch kann die Entwicklungsumgebung die richtigen Einstellungen für das Laden des Programms auf das Board festlegen.
4. Programm schreiben
Schreiben Sie ein C/C++ -Programm in die Arduino IDE. Das Programm muss Anweisungen enthalten, um die Daten vom Temperatursensor zu lesen und diese Daten zu verarbeiten. Sie können die verschiedenen Funktionen und Bibliotheken der Arduino IDE verwenden, um die Programmierung zu vereinfachen.
5. Programm herunterladen
Laden Sie das geschriebene Programm mit der Arduino IDE auf den Mikrocontroller herunter. Klicken Sie dazu in der Entwicklungsumgebung auf die Schaltfläche "Laden". Das Programm wird kompiliert und auf Ihren Mikrocontroller heruntergeladen.
Nachdem das Programm erfolgreich auf den Mikrocontroller heruntergeladen wurde, ist es bereit, als elektronischer Temperatursensor zu arbeiten. Es liest die Messwerte vom angeschlossenen Sensor aus und verarbeitet sie entsprechend dem geschriebenen Programm.
Testen und Kalibrieren
Nach der Herstellung des elektronischen Temperatursensors mit eigenen Händen ist es notwendig, seinen Betrieb zu testen und gegebenenfalls eine Kalibrierung durchzuführen.
Ein Thermometer mit bekannter Messgenauigkeit kann zum Testen des Sensors verwendet werden. Vergleichen Sie die Messwerte Ihres Sensors mit den Daten, die Sie mit dem Thermometer erhalten haben.
Wenn Ihr Sensor falsche Werte anzeigt, ist er möglicherweise nicht richtig angeschlossen oder eine Kalibrierung ist erforderlich. Dazu können Sie bekannte Temperaturreferenzpunkte verwenden. Zum Beispiel kann die Reaktion des Sensors auf Eisschmelzen (Temperatur 0 °C) und Wasserkochen (Temperatur 100 °C) zur Kalibrierung verwendet werden.
Um die Kalibrierung durchzuführen, muss der Arduino-Code so geändert werden, dass die Temperaturwerte anhand von Messungen mit bekannten Referenzpunkten korrekt angezeigt werden.
Es ist auch eine Überlegung wert, dass die Umgebung, in der sich der Sensor befindet, seinen Betrieb und die Genauigkeit der Messwerte beeinflussen kann. Beispielsweise können die Nähe von Wärmequellen, schlechte Belüftung oder direkte Sonneneinstrahlung die Messwerte des Sensors verzerren. In diesem Fall wird empfohlen, den Sensor an einen geeigneteren Ort zu bringen oder zusätzliche Mittel zu verwenden, um ihn vor äußeren Einflüssen zu isolieren.
Nach der Prüfung und Kalibrierung ist Ihr elektronischer Temperatursensor einsatzbereit.
