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TemperatursensorWill man mit einem Mikrocontroller Temperaturen messen, dann braucht man
Temperatursensoren gibt es nun in allen möglichen Varianten. Vom temperaturabhängigen Widerstand bis zum fertig abgeglichenen All-in-one-Bauteil mit digitalem Ausgang. Wie bei allen Sensoren sollte man auch hier genau hinschauen und Auflösung und Genauigkeit unterscheiden.
[bearbeiten] Analoge Temperatursensoren[bearbeiten] PT100Unter einem PT100 versteht man einen Platinwiderstand, der bei 0°C einen Widerstand von 100 Ohm hat. Platinwiderstände sind temperaturabhängige Widerstände mit hoher Wiederholgenauigkeit und Konstanz(was soll das heißen?). Wegen der relativ geringen Widerstandsänderung von nur ca. 0,4 Ohm pro Grad ist etwas mehr Schaltungsaufwand erforderlich als bei anderen Sensoren. Genauere Formeln zur Temperaturbestimmung gibt es u.a. bei der Wikipedia. Ein Schaltplan findet sich bei der c't. Die Sensoren gibt es auch mit anderen Widerstandswerten, z.B. mit 1000Ω und heißen dann entsprechend PT1000. Vorteil:
Nachteil:
Links: [bearbeiten] NTC/PTCNTC und PTC sind temperaturabhängige Widerstände.
Um den Widerstandswert zu messen schaltet man sie mit einem normalen Widerstand oder einer Konstantstromquelle in Reihe zu einem Spannungsteiler und misst den Spannungsabfall. Eine Beispielschaltung findet sich hier. Vorteil:
Nachteil:
Links: [bearbeiten] LMx35Eine IC-Familie, die pro Kelvin Temperaturänderung ihre Ausgangsspannung um 10 mV ändert. Die ICs gibt es in verschiedenen Genauigkeiten und Temperaturbereichen mit den Bezeichnungen LM135(A), LM235(A) und LM335(A). Der günstigste ist der LM335 mit einem Temperaturbereich von −40 … +100°C. In verschiedenen Bauformen erhältlich. Beispielschaltungen finden sich im Datenblatt und hier Vorteile:
Nachteile:
[bearbeiten] LM334Ein IC ähnlich dem LM335 mit dem Unterschied, dass der durch das IC fließende Strom proportional von der Temperatur abhängt. Mit einer einfachen Schaltung aus nur zwei Widerständen kann man dann den Strom in einer Weise wandeln, dass pro Kelvin eine Spannungsänderung von 10mV ausgegeben wird. Da die Strom-Spannungswandlung auf der Platine (und damit nahe am AD-Wandler) stattfindet und die Übertragung des Messwerts durch einen Strom stattfindet, sind Störungen durch Netzbrumm etc. viel geringer als beim LM335 Vorteile:
Nachteile:
Ähnliche ICs:
[bearbeiten] SMT160-30Ist ein Zwischending zwischen Digital und Analog. Sein Ausgangssignal ist ein digitales PWM-Signal, zu dessen Messung man am besten den Input-Capture-Eingang eines Mikrocontrollers verwendet. Man kann ihn also wie einen analogen Sensor nur indirekt auslesen, anstatt über einen AD-Wandler hier über einen Timer. Vorteile:
Nachteile (viele):
Links: [bearbeiten] ThermoelementEin Thermoelement besteht im einfachsten Fall aus zwei ungleichen Metallendrähten, die an einem Punkt miteinander verbunden sind und bei dem die Verbindungsstelle einer anderen Temperatur ausgesetzt ist als die offenen Enden der Drähte. An den offenen Enden der Drähten entsteht eine Spannung (Thermospannung). Dieser Effekt wurde 1821 von Thomas Seebeck entdeckt (Seebeck-Effekt bei Wikipedia). Eine weitere Anwendung ist der thermoelektrische Generator ("Thermogenerator"). Vorteil:
Nachteil:
Links:
[bearbeiten] Digitale Temperatursensoren[bearbeiten] DS1621Der DS1621 ist Temperatursensor und A/D-Wandler in einem. Er gibt seine Daten per I²C-Bus aus. Ein Schaltplan für einen elektronischen Thermometer mit diesem IC findet sich hier. Vorteile:
Nachteile:
Nachfolger:
[bearbeiten] LM75Der LM75 ist so ähnlich wie der DS1621, allerdings nur in SMD erhältlich und nicht so genau. Er ist aber öfters mal auf PC-Mainboards zu finden, so dass man beim Schlachten eines solchen günstig an einen Temperatursensor kommen kann. Einen Schaltplan findet man hier. Vorteile:
Nachteile:
Kompatible Typen:
[bearbeiten] DS18S20 / DS18B20Der DS18S20 (Nachfolger des DS1820) und DS18B20 sind scheinbar Temperatursensoren und A/D-Wandler in einem. Wenn man genauer hinschaut, stellt man fest, dass es sich um direktwandelnde Sensoren handelt. Die Temperatur wird ohne Umweg über eine analoge Zwischengröße (Spannung oder Strom) in ein digitales Signal überführt. Die Datenkommunikation erfolgt über ein 1-Wire-Interface, wodurch man am Mikrocontroller mit nur einen einzigen I/O-Pin auskommen kann. Außerdem beherrschen sie die parasitäre Stromversorgung, d.h. man braucht für Daten und Stromversorgung zusammen nur zwei Leitungen. Der DS18B20 hat 12 Bit Auflösung gegenüber 9 Bit Auflösung beim DS18S20. Vorteile:
Nachteil:
Links:
[bearbeiten] DS1822Ähnlich wie DS18S20, aber weniger genau (+-2°) und in großen Stückzahlen billiger. Wegen der geringeren Verbreitung kommt der Preisvorteil aber bei Einzelstücken nicht beim Kunden an. So kostet er bei Reichelt mit 3,50€ mehr als der DS18S20. [bearbeiten] DS1921 / DS1922Sind wie die DS1821 1-wire-Sensoren mit zusätzlicher Logging-Funktion. Im iButton-Gehäuse befindet sich eine Lithium-Zelle, eine RTC, CMOS-RAM und der Temp-Sensor. Nach umfangreicher Progammierung startet der Button seine Mission (Aufzeichnung des Temperaturverlaufs). Gibt es auch mit zusätzlicher Feuchtemessung (DS1923).
[bearbeiten] TSicDie TSic Sensoren werden baugleich von 3 Herstellern angeboten: Die TSic Sensoren (Datenblatt) geben ihre Temperaturmessdaten automatisch in einem festen Intervall aus. Daher muss der Host nur warten bis die nächsten Messdaten rausgeschickt werden. Die TSic Sensoren die es im freien Handel gibt, geben ihre Messdaten alle 100ms (10Hz) aus. Zur Übertragung wird das ZACwire Protokoll benutzt. Es handelt sich um eine einfach zwei Byte Übertragung per Manchester-Code. Diese zwei Byte repräsentieren den digital gewandelten Temperaturwert. Im Gegensatz zu Sensoren wie den DS18xxx von Dallas muss dieser Wert aber erst auf einen dezimalen Wert umgerechnet werden. Die Sensoren kommen mit 3 Pins aus (VCC, GND, Dout). Vorteile:
Nachteil:
Achtung! Die TSic Sensoren gibt es auch als Version mit analog Ausgang. Bei der Typenbezeichnung gibt die 3. Stelle an ob es sich um die analog- oder Digitalversion handelt (1 = analog, 6 = digital). Der TSic201 ist also analog, wärend der TSic206 ein digitaler ist. Links: [bearbeiten] SHT1x/SHT7xDer SHT1x/SHT7x (SHT10, SHT11, SHT15, STH71, SHT75) sind kombinierte Temperatur- und Feuchtesensoren von Sensirion. Sie unterscheiden sich in Bauform und Genauigkeit. Vorteile:
Nachteile:
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