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Temperatursensor

2018-05-18T17:00:02Z

Renne: /* Bosch Sensortec BME280 / BME680 */ Lötmöglichkeiten ergänzt

Will man mit einem [[Mikrocontroller]] Temperaturen messen, dann braucht man
* einen [[Sensor]], der die Temperatur z. B. in eine Spannung oder einen Strom umsetzt
* einen [[ADC | AD-Wandler]], der das Signal digitalisiert. Der kann auf dem Sensor oder dem Mikrocontroller integriert sein.

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.

== Analoge Temperatursensoren ==

=== PT100 ===

Unter einem PT100 versteht man einen Platinwiderstand, der bei 0°C einen Widerstand von 100Ω hat.
Platinwiderstände sind temperaturabhängige Widerstände mit hoher Wiederholgenauigkeit und Konstanz[http://de.wikipedia.org/wiki/Konstante]. Wegen der relativ geringen Widerstandsänderung von nur ca. 0,4Ω pro Grad ist etwas mehr Schaltungsaufwand erforderlich als bei anderen Sensoren. Genauere Formeln zur Temperaturbestimmung gibt es u.a. bei [http://de.wikipedia.org/wiki/Pt100 Wikipedia]. Ein Schaltplan findet sich bei der [http://www.heise.de/ct/artikel/Sensibelchen-289608.html c't].

Die Sensoren gibt es auch mit anderen Widerstandswerten, z. B. mit 1000Ω und heißen dann entsprechend PT1000.

Vorteil:
* genormt
* großer Meßbereich
* hohe Linearität
* hohe Wiederholgenauigkeit
* einfach austauschbar

Nachteil:
* brauchen aufwändigere Auswerteschaltung

Links:
* [http://de.wikibooks.org/wiki/Linearisierung_von_resistiven_Sensoren/_Pt100 Wikibooks: Linearisierung von resistiven Sensoren - PT100]
* [https://www.heise.de/ct/artikel/Sensibelchen-289608.html c't-Artikel: Mikrocontroller-Programmierung: Timer, Sensoren und Drehgeber (mit PT100 Schaltung)]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3450 Maxim AN3450 Positive Analog Feedback Compensates PT100 Transducer]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4875 Maxim AN4875 High-Accuracy Temperature Measurements Call for Platinum Resistance Temperature Detectors (PRTDs) and Precision Delta-Sigma ADCs]
* [http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01154a.pdf Microchip AN1154 Precision RTD Instrumentation for Temperature Sensing]
* [http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN709_0.pdf Analog Devices AN709 RTD Interfacing and Linearization Using an ADuC8xx MicroConverter]

=== NTC/PTC ===

NTC und PTC sind temperaturabhängige Widerstände.

* NTC (engl. '''N'''egative '''T'''emperature '''C'''oefficient, Heißleiter), hat bei hohen Temperaturen seinen niedrigsten Widerstand, z. B. Silizium
* PTC (engl. '''P'''ositive '''T'''emperature '''C'''oefficient, Kaltleiter), hat bei niedrigen Temperaturen seinen geringsten Widerstand, z. B. Glühlampe

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 [http://www.mathar.com/msp_thermo1.html hier].

Vorteil:
* billig (z.B. [https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=446&LA=446&SEARCH=kty81 KTY81-x] bei Reichelt 0,52-0,75 € 2018-01-03)

Nachteil:
* müssen für höhere Genauigkeiten abgeglichen werden
* brauchen A/D-Wandler
* sind nichtlinear

Beispiele:
* KTY10-5
* KTY13-6
* KTY81-121
* KTY81-122
* KTY81-210

Links:
* [http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm Temperaturabhängige Stromquelle und NTC/PTC inclusive Linearisierung]
*[http://www.umnicom.de/Elektronik/Mikrokontroller/Atmel/AtFan/AtFan.html#2.2.2 Berechnung des Linearisierungswiderstandes für gewünschten Temperaturbereich] der fällt sonst immer vom Himmel
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/208587#2065880 KTY 10-5 Formelprobleme]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/225563 Codesammlung: Beispiel mit 0,5°C Auflösung]
* [http://preis-ing.de/extras/alle-berechnungen-im-schnellzugriff/automatisches-erzeugen-einer-ntc-tabelle/ Automatisches Erzeugen von C-Code zur NTC Auswertung] Aus den NTC Parametern und den Anforderungen wird ein schneller und schlanker C-Code generiert.

=== LMx35 ===

Eine 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 [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM135.pdf Datenblatt] und [http://www.suessbrich.info/elek/elektherm1.html hier]

Vorteile:
* hat auch ohne Kalibrierung eine Genauigkeit von einem Grad (bei 25°C)
* relativ billig (LM335 bei Reichelt ab 0,76 €)

Nachteile:
* benötigt A/D-Wandler
* bei längerer Anschlussleitung störanfällig

Links:
* [http://www.schramm-software.de/tipps/temperaturmessung/analogsensoren.htm Test-Schaltungen und -Code zur Auswertung mit ADC (AVR-Assembler)]

=== LM334 ===

Ein 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 Netzbrummen etc. viel geringer als beim LM335

Vorteile:

* relativ billig ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10468 Reichelt 0,54 €])

Nachteile:
* benötigt A/D-Wandler
* Bereich 0°C-70°C

Ähnliche ICs:
* AD592 (Ausgangsstrom 1µA pro Kelvin, absolute Temperatur) [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=3825 Reichelt: 3,75 €], Conrad 174912 8,50 €

=== SMT160-30 ===

Ist 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:
* Digitales PWM-Signal ist unempfindlich gegen Störeinflüsse
* gibt es in SO8, TO18, TO92 und TO220, gut befestigbar, z.B am Kühlkörper
* linear
* kein Abgleich nötig

Nachteile (viele):
* benötigt Timer
* jittert extrem, genaue Messungen nur über Mittelung / Filterung möglich
* nicht nur das PWM-Verhältnis, sondern auch die Frequenz ist temp-abhängig (1-4kHz)
* teuer (Farnell 10,90€ +16%, Conrad 9,xx€ , www.hy-line.de ??).
* TO92 Gehäuse ist günstiger, dafür weniger genau

Links:
* http://www.hy-line.de/co/sensor-tec/hersteller/smartec/smt-160-30/index.html

=== Thermoelement ===

Ein 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 ([http://de.wikipedia.org/wiki/Seebeck-Effekt Seebeck-Effekt] bei Wikipedia). Eine weitere Anwendung ist der thermoelektrische Generator ("Thermogenerator").

* MCP3421 18bit ADC 15SPS, I2C, auch mit andere Auflösungen erhältlich, Thermoelement kann direkt angeschlossen werden! (Reichelt : 2,10€)

Vorteil:
* über einen sehr weiten Temperaturbereich einsetzbar

Nachteil:
* die sehr geringen Temperaturspannungen im Mikrovoltbereich benötigen eine sehr gute Auswertelektronik (guter Analogteil + AD-Wandler). (aber: beachte MCP3421)

Links:

* [http://www.sensorwell.at/fileadmin/templates/images/data_sheets/temperatur_messtechnik.pdf Warum Thermoelemente Relativtemperaturen messen! oder Was ist eine Kaltstelle?] - Technische Information von www.sensorwell.at (PDF, ca. 600kB)

=== indirekte Messung über die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit ===

Acoustic Thermometry Measures Temperature To 0.1 Degree
http://www.linear.com/solutions/1558
AN131 http://www.linear.com/docs/39793 (PDF momentan nicht verfügbar) -->
http://www.mikrocontroller.net/topic/307557#new

== Digitale Temperatursensoren ==

=== AM2301 / DHT21 ===

Low Cost One-Wire Sensoren

* Stromversorgung: DC 3.3 - 5.2 V
* Ausgangssignal: 1-Draht-Bus - digitales Signal (One wire)
* Sensorelement: Polymer Feuchtigkeits-Kondensator
* Messbereich:
* Luftfeuchtigkeit: 0 - 100 % relative Luftfeuchte
* Temperatur: -40 °C bis +80 °C
* Genauigkeit:
* + - 3 % (Luftfeuchtigkeit)
* + - 0.5 °C (Temperatur)
* Auflösung oder Empfindlichkeit:
* Feuchtigkeit 0,1 % RH
* Temperatur 0.1 °C

Relativ großer Sensor, gibt es auch kleiner als DHT11 / DHT22 mit Drahtanschlüssen.
DHT11 :
* Genauigkeit:
* + - 5 % (Luftfeuchtigkeit)
* + - 2 °C (Temperatur)

Kosten ca. 2,00 € (Ali) ... 8,00 € (deutsche eBay Versender)

=== DS1621 ===

Der 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 [http://www.myplace.nu/avr/thermo/ hier].

Eine Library für den AVR: https://sourceforge.net/projects/ds1621avr/

Vorteile:
* bereits kalibriert
* kein A/D-Wandler nötig
* da I²C ein Bus ist, kann man mehrere DS1621 und andere I²C-Bausteine zusammen anschließen und braucht dafür trotzdem nur zwei I/O-Ports.
* Messbereich -55°C to +125°C
* Genauigkeit +-0,5°C
* Auflösung besser 0,01°C, wenn man die beiden Zählerregister (Count-Remain und Count-per-C) auswertet

Nachteile:
* teuer (Segor 5,80€; RS 3,95€; Conrad 5,22€)
* obwohl die meisten Register [[Speicher#NVRAM | nichtflüchtig]] sind, kann man ihn nicht als Stand-Alone-Thermostat einsetzen, da er erst nach einem Start-Conversion-Befehl zu messen beginnt.

Nachfolger:
* DS1631, DS1631A (Auto-Start-> Stand-Alone-Thermostat), DS1731
* weitere Stand-Alone-Thermostaten: DS1821, DS1629

=== LM75 ===

Der 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. Eine Beispiel Schaltplan mit einem ATmega8 findet man [http://www.ucblog.de/2010/09/mikrocontroller-thermometer-schaltplan/ hier]

Vorteile:
* bereits kalibriert
* kein A/D-Wandler nötig
* I²C-Bus Ausgang
* billiger als DS1621 (Reichelt 1,45 €; RS 3V: 3,75€; 5V: 2,72€)
* Auflösung +-0,5°C

Nachteile:
* nur im SMD-Gehäuse erhältlich
* relativ ungenau (+-2°C), kann man jedoch kalibrieren / kompensieren

Kompatible Typen:
* AD7415ART
* DS7505S+

=== LM76 ===

Der LM76 ähnlich dem LM75, bietet aber eine 8-fach höhere Auflösung und eine Genauigkeit von 0.5 bzw. 1°C.

Vorteile:
* höhere Auflösung
* höhere Genauigkeit

Nachteil:
* schwerer zu beschaffen

=== TMP175 / TMP75 ===

Ähnelt dem LM75 stark! Temperatursensor von Texas Instruments.

Links:

[https://github.com/ManuelSchneid3r/RaspberryPi/blob/master/sensors/src/tmp.c Linux Kommandozeilen Tool für den Zugriff]

=== DS18S20 / DS18B20 ===

Der 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 einem einzigen I/O-Pin auskommen kann. Außerdem beherrschen sie die parasitäre Stromversorgung, d.h., man braucht für Daten und Stromversorgung zusammen nur zwei Leitungen.

Beim DS18B20 sind Auflösungen von 9, 10, 11 und 12 Bits konfigurierbar. Je kleiner die Auflösung, desto kürzer ist die Messzeit. Der DS18S20 hat eine feste Auflösung von 12 Bits, wobei die unteren 4 Bits aufwändiger auszuwerten sind als beim DS18B20. Der DS18S20 ist als Ersatz für den DS1820 gedacht. Der Hersteller empfiehlt den DS18B20 für Neuentwicklungen.

Vorteile:
* bereits kalibriert
* Genauigkeit +-0,5°C
* 1-Wire-Ausgang

Nachteil:
* Reichelt: 1,60€ / CSD: 1,59€ / Conrad 5,08€

Links:
* [http://www.avr-projekte.de/ds18b20.htm Ein oder mehrere DS18B20 DS18S20 über Romcode einlesen. AVR-Assembler]
* [http://pic-projekte.de/wiki/index.php?title=Ansteuerung_eines_DS18S20 Ansteuern eines DS18S20 in C (PIC)]
* [http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS18S20.pdf Datenblatt DS18S20]
* [http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS18B20.pdf Datenblatt DS18B20]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4377 Vergleich DS18B20 <-> DS18S20]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/6505 Code zur Ansteuerung (ASM ATTiny12)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14792 Code zur Ansteuerung (AVR-GCC)]
* [http://gandalf.arubi.uni-kl.de/avr_projects/tempsensor/ Code zur Ansteuerung mit CRC-Prüfung (AVR-GCC)]
* [http://www.schramm-software.de/tipps/temperaturmessung/digitalsensoren.htm Code zur Ansteuerung mit CRC-Prüfung (AVR-Assembler)]
* [http://chaokhun.kmitl.ac.th/~kswichit/avrthermo/avrthermo.html LED-Thermometer mit AT90S2313 (C)]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-248219.html Webserver zur Ansteuerung von bis zu 63 Bausteinen]
* [http://www.teslabs.com/openplayer/docs/docs/other/ds18b20_pre1.pdf PDF Anleitung zur Beschaltung und Programmierung (C)]
*[http://www.digitemp.com/building.shtml Anleitung Sensorfühleraufbau (DigiTemp)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14792 Forumsbeitrag]: Onewire + DS18x20 Ansteuerung in C
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/232156 Forumsbeitrag]: Timing der parasitären Versorgung
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/387139#4602608 Projekt]: Onewire + DS18x20 Bibliothek

=== DS1822 ===

Ähnlich 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.

=== DS1921 / DS1922 ===

Sind 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).

=== TSic ===

Die TSic Sensoren werden baugleich von 2 Herstellern angeboten:
* IST AG ([http://www.ist-ag.com/en/products-services/temperature-sensors Homepage])
* B+B Thermo-Technik ([https://shop.bb-sensors.com/Temperaturmesstechnik/Temperatursensoren/Digitaler-TSic-Temperatursensor-TO92.html Homepage])

Die TSic Sensoren ([https://shop.bb-sensors.com/out/media/Datasheet_Digital_Semiconductor_temperatur_sensor_TSIC.pdf 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 [http://www.ist-ag.com/eh/ist-ag/resource.nsf/imgref/Download_ZACWireAppNotes.pdf/$FILE/ZACWireAppNotes.pdf 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:
* Bereits kalibriert
* Verschiedene Genauigkeiten lieferbar
* Sehr einfaches Kommunikationsprotokoll
* Geringer Stromverbrauch
* Hochgenau: bis zu +/- 0.1°C (TSic 50x)

Nachteil:
* Recht teuer (Reichelt: 4,70€ für den TSic206)
* Nur ein Sensor an einem I/O nutzbar (Kein Bussystem)

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:

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/283615#3025721 ZACwire Protokoll im Logic Analyzer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/159774?goto=3157908#3157908 C-Code, (ohne Interrupt und ohne Timer) Sensor wird eingeschaltet->gelesen->ausgeschaltet]
* [http://www.avr-projekte.de/zacwireasm.htm Zacwire Protokoll, AVR-Assembler]
* [http://www.loetstelle.net/projekte2/tsic306/tsic306.php GCC AtMega8 Interruptgesteuerte Statemachine für TSIC206/306]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/45573#347765 Ansatz zum Empfang der Daten]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/225554# Beispiel mit Strobe ohne Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/82087 Diskussion mit Beispielcode (MSP430, AVR, PIC) blockierend]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/144424#1367539 C++ Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/88847 noch mehr C, problematisch Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/151791#1426974 C für ATmega8]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/159149#1510455 auch problematisch]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/188462#1837622 fertiger Code zum Einlesen des Zacwire-Protokolls für PIC in ASM]
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=55103 RN: Bascom]
* [http://www.avr-projekte.de/tinyclock.htm TSIC206 Thermometer mit Uhr und Kalender. Komplette Bauanleitung mit ASM Quellcode für AT-Tiny2313]
* [http://www.andeanelectronic.com/?Supporte___Arduino_con_TSic306%2CTSic506_y_TSic716 TSIC Routinen für Arduino von Andean Electronic aus Peru - Quelltext Dokumentation in Englisch]

=== SHT1x/SHT7x ===

Der SHT1x/SHT7x (SHT10, SHT11, SHT15, STH71, SHT75) sind kombinierte Temperatur- und Feuchtesensoren von [http://www.sensirion.com Sensirion]. Sie unterscheiden sich in Bauform und Genauigkeit.

Vorteile:
* digitale Schnittstelle mit einfacher [[I²C]]-''ähnlicher'' Ansteuerung
* keine Kalibrierung notwendig
* Beispielcode (C, MC51) auf der Sensirion-Seite verfügbar (relativ leicht portierbar)
* interne Heizelemente (Funktionsprüfung, "raue" Umgebung)
* Spannungsmonitor ("Battery fail")
* sehr hohe Genauigkeit

Nachteile:
* kann nicht am [[I²C]] Bus betrieben werden, theoretisch gleiche Clockleitung möglich, fixe Adresse
* relativ teuer (Farnell 18,60€)(SHT11 bei CSD 14€)

[http://www.sensirion.com/de/produkte/feuchte-und-temperatur/ Übersicht] der Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren von Sensirion.

=== SHT21 ===

[http://www.sensirion.com Sensirion] bietet auch den SHT21 Feuchtigkeits- und Temperatursensor an, welcher wesentlich genauer ist.

Vorteile:
* I2C digital, PWM and SDM/analog Volt Ausgabe
* Maximal 5 Messungen/s @ 14bit
* Temperaturbereich von -40 – +125°C
* Feuchtigkeit mit einer Genauigkeit von +-2%RH
* Günstig (3-4€ Farnell/RS 2014)

Nachteile:
* nur als SMD-Package

Application Notes und Datenblätter findet man [http://www.sensirion.com/en/products/humidity-temperature/humidity-sensor-sht2x/ hier].

=== ADT7310 / ADT7xxx-Familie von AD ===

Der [http://www.analog.com/en/sensors/digital-temperature-sensors/adt7310/products/product.html ADT7310] von [http://www.analog.com/ Analog Devices] besitzt eine Auflösung von 16 Bit und eine Genauigkeit von ±0.5°C im Bereich von −40°C bis +105°C.

Vorteile:
* Ansteuerung per [[SPI]] ADT73xx oder [[I2C]] ADT74xx
* keine Kalibrierung notwendig
* hohe [[Auflösung und Genauigkeit]]: 16 Bit
** ADT7x02 2,00°
** ADT7x01 1,00°
** ADT7x10 0,40 / 0,50°
** ADT7x20 0,20 / 0,25°
* auch für automotive / als Die lieferbar
* programmierbarer [[Interrupt]]ausgang für Unter- und Übertemperatur
* relativ günstig (ca. 3-8€ bei Digi-Key, Stand 12/2011)

Nachteile:
* TBD

NB: ONsemi hat auch Temperatursensoren mit der Bezeichnung ADT7xxx, verwendet aber ein anderes Namensschema

=== TSYS01 / G-NICO-018 von Measurement Specialties Inc. ===
* sehr hohe [[Auflösung und Genauigkeit]]: 0,10° @ -5°C … +50°C 16/24 Bit
* Gehäuse 16-VQFN Exposed Pad
* SPI / I2C über Pin auswählbar
* Preis: 8,60 (4,40 @1k) bei Digikey
kleiner Nachteil: der Sensor liefert den ADC-Wert und die Kompensationskonstanten (5 Polynom-Koeffizienten), mit denen im µC die Temperatur berechnet werden muss.

=== SE95 ===

Der [http://www.nxp.com/documents/data_sheet/SE95.pdf SE95] von NXP hat 13 Bit Auflösung, Genauigkeit ±2°C im Messbereich von -55°C bis +125°C, I²C, Gehäuse SO8 und TSSOP8. Einzelstück-Preis bei Segor 1,50€ (2012/I)

=== Bosch Sensortec BMP085 / BMP180 ===
Die BMP085 (bzw. der verbesserte, aber Pin- und Software-komapatible Nachfolger BMP180) sind eigentlich Luftdrucksensoren, die jedoch auch einen Temperatursensor mitbringen. Der Anschluss erfolgt über I2C.

Vorteile:
* Wenig Stromverbrauch (5µA bei 1 Messung/s)
* Liefern Luftdruck gleich mit
* Absolute Genauigkeit (+-1°C typ. über kompletten Temperaturbereich). Relative Genauigkeit ist im Datenblatt nicht spezifiziert, gemessen gegen einen SHT11 ca. +-0.1°C.
* Auflösung: 0.1°C mit Herstellercode, mehr ist möglich (16Bit)
* Fertige Platinen für wenig Geld verfügbar (ca. 1,70€ inkl. Versand aus China)

Nachteile:
* Sehr aufwändige Linearisierung (Kalibrationskoeffizienten sind im Sensor gespeichert, müssen aber vom Host-µC verrechnet werden. Code ist im Datenblatt)
* Nur als SMD
* Bei Reichelt und Conrad nicht erhältlich.

Preis: Ebay 1,70€ (mit Platine, China), Aliexpress 1,10€ (nackter Chip, China, mind. 10 Stück sonst auch ca. 1,70€)

=== Bosch Sensortec BME280 / BME680 ===
* I2C-Sensor für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck (BME680 = BME280 + Luftgüte)

Vorteile:
* Breakout-Board BME280 Aliexpress ~2,20€, BME680 Watterott 15,95€
* Bosch-eigene Bibliotheken für gängige Mikrocontroller, Android und RaspberryPi
* Arduino-Bibliotheken von Adafruit, Sparkfun und Watterott
* Minimaler Platzbedarf
* SMT ermöglicht doppelseite Platine mit BME280/BME680 auf Frontseite und restlicher Elektronik auf Rückseite

Nachteile
* Ball-Grid-Array Reflow, manuelles Löten nur mit Breakout-Board oder Vias möglich

Bibliotheken/Datenblätter/Herstellerinformation:
* BME280: https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme280
* BME680: https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme680

Preis: BME280 / BME680 Reichelt 5,20€ / 9,45€, Conrad 8,33€ / xxx, Aliexpress ~2,50€ / ~15,-€

=== HDC1080 ===
Der HDC1080 von Texas Instruments kombiniert einen digitalen Luftfeuchtesensor mit Temperaturmessung. Der Anschluss erfolgt über IC2.

Merkmale:
* geringe Stromaufnahme (1,3 µA bei 1 Messung/s)
* gleichzeitige Luftfeuchtemessung möglich
* Spannungsversorgung: 2,7 bis 5,5 V
* Genauigkeit: +/-0,2 °C typ. (im Temperaturbereich zwischen 5 bis 60 °C)
* Auflösung Temperatur: 11/14 bit wählbar
* Maximale Dauer einer Messung: 6,5 ms
* eingebautes Heizelement (gegen Feuchtigkeitskondensation, per Konfigurationsregister einschaltbar)
* Herstellerseitig kalibriert
* einfache Umrechnung
* Gehäuse: SMD 6-Pin PWSON (3x3 mm)

Erhältich als Pmod (''PmodHygro'' von Digilentic) und in Breakoutboards zahlreicher anderer Hersteller.

== Preisübersicht ==

{| class="wikitable"
|+ '''Preisübersicht 11/2012'''
|-
! Bauteil || Segor || RS-Components || Conrad || Farnell || Reichelt || DigiKey
|-
| AD592 || 21,40 || 5,74 || 6,43 || 5,90 || 3,95 || 4,61
|-
| ADT7310 || - || - || - || 4,56 || - || 3,02
|-
| ADT7410 || - || 3,35 || - || 2,71 || - || 3,02
|-
| DS1621 || 7,60 || 5,29 || 5,08 || 5,65 || - || 4,54
|-
| DS1629 || 8,70 || 8,68 || - || 5,00 || 6,50 || 7,65
|-
| DS1631 || 8,00 || 2,91 || - || 3,11 || - || 3,94
|-
| DS1731 || - || - || - || 9,79 || - || 3,81
|-
| DS1821 || 5,90 || 5,27 || 6,27 || - || - || 5,05
|-
| DS18B20 || 2,50 || 3,06 || - || 3,26 || 3,20 || 3,93
|-
| DS1921 || - || 26,15 || - || - || - || 21,13
|-
| DS1922 || - || 62,00 || - || - || - || 43,11
|-
| DS1923 || - || 97,96 || - || - || - || 80,30
|-
| KTY81/121 || - || - || - || 0,79 || 0,59 || 0,85
|-
| LM75 || 1,50 || 0,68 || 3,64 || 0,81 || 1,45 || 0,82
|-
| LM76 || - || 2,83 || - || 3,02 || - || 2,39
|-
| LM135 || 10,10 || 10,28 || - || 8,95 || 7,95 || 10,26
|-
| LM235 || - || - || - || 1,80 || 1,40 || 1,26
|-
| LM334 || 0,90 || 0,72 || 1,67 || 1,01 || 0,49 || 0,74
|-
| LM335 || 1,30 || 0,56 || 1,92 || 0,55 || 0,71 || 0,80
|-
| PT100 || 3,80 || 3,99 || 4,00 || 9,79 || 4,27 || 0,68
|-
| SE95 || 1,50 || 0,63 || - || 1,45 || - || 1,00
|-
| SHT11 || 26,00 || 24,38 || 33,20 || 25,65 || - || 36,76
|-
| SHT15 || - || 27,69 || 36,30 || 28,72 || - || -
|-
| SHT21 || 29,50 || 18,10 || - || 21,16 || - || -
|-
| SHT71 || 25,40 || 29,06 || 36,89 || 30,88 || - || -
|-
| SHT75 || - || 33,77 || 42,48 || 35,52 || - || -
|-
| SMT160-30 || - || 9,28 || 8,14 || 12,38 || - || -
|-
| TMP75 || - || 0,80 || - || 0,85 || - || 1,37
|-
| TSic206 || - || - || 5,84 || - || 4,20 || -
|}

== Siehe auch ==

* [https://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik?filter=temperatur* Beiträge im Forum]
* [[Feuchtesensor]]

[[Kategorie:Sensorik]]

Temperatursensor

2018-05-18T16:58:29Z

Renne: /* Bosch Sensortec BME280 / BME680 */ Bibliotheken ergänzt, Rechtschreibfehler korrigiert

Will man mit einem [[Mikrocontroller]] Temperaturen messen, dann braucht man
* einen [[Sensor]], der die Temperatur z. B. in eine Spannung oder einen Strom umsetzt
* einen [[ADC | AD-Wandler]], der das Signal digitalisiert. Der kann auf dem Sensor oder dem Mikrocontroller integriert sein.

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.

== Analoge Temperatursensoren ==

=== PT100 ===

Unter einem PT100 versteht man einen Platinwiderstand, der bei 0°C einen Widerstand von 100Ω hat.
Platinwiderstände sind temperaturabhängige Widerstände mit hoher Wiederholgenauigkeit und Konstanz[http://de.wikipedia.org/wiki/Konstante]. Wegen der relativ geringen Widerstandsänderung von nur ca. 0,4Ω pro Grad ist etwas mehr Schaltungsaufwand erforderlich als bei anderen Sensoren. Genauere Formeln zur Temperaturbestimmung gibt es u.a. bei [http://de.wikipedia.org/wiki/Pt100 Wikipedia]. Ein Schaltplan findet sich bei der [http://www.heise.de/ct/artikel/Sensibelchen-289608.html c't].

Die Sensoren gibt es auch mit anderen Widerstandswerten, z. B. mit 1000Ω und heißen dann entsprechend PT1000.

Vorteil:
* genormt
* großer Meßbereich
* hohe Linearität
* hohe Wiederholgenauigkeit
* einfach austauschbar

Nachteil:
* brauchen aufwändigere Auswerteschaltung

Links:
* [http://de.wikibooks.org/wiki/Linearisierung_von_resistiven_Sensoren/_Pt100 Wikibooks: Linearisierung von resistiven Sensoren - PT100]
* [https://www.heise.de/ct/artikel/Sensibelchen-289608.html c't-Artikel: Mikrocontroller-Programmierung: Timer, Sensoren und Drehgeber (mit PT100 Schaltung)]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3450 Maxim AN3450 Positive Analog Feedback Compensates PT100 Transducer]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4875 Maxim AN4875 High-Accuracy Temperature Measurements Call for Platinum Resistance Temperature Detectors (PRTDs) and Precision Delta-Sigma ADCs]
* [http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01154a.pdf Microchip AN1154 Precision RTD Instrumentation for Temperature Sensing]
* [http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN709_0.pdf Analog Devices AN709 RTD Interfacing and Linearization Using an ADuC8xx MicroConverter]

=== NTC/PTC ===

NTC und PTC sind temperaturabhängige Widerstände.

* NTC (engl. '''N'''egative '''T'''emperature '''C'''oefficient, Heißleiter), hat bei hohen Temperaturen seinen niedrigsten Widerstand, z. B. Silizium
* PTC (engl. '''P'''ositive '''T'''emperature '''C'''oefficient, Kaltleiter), hat bei niedrigen Temperaturen seinen geringsten Widerstand, z. B. Glühlampe

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 [http://www.mathar.com/msp_thermo1.html hier].

Vorteil:
* billig (z.B. [https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=446&LA=446&SEARCH=kty81 KTY81-x] bei Reichelt 0,52-0,75 € 2018-01-03)

Nachteil:
* müssen für höhere Genauigkeiten abgeglichen werden
* brauchen A/D-Wandler
* sind nichtlinear

Beispiele:
* KTY10-5
* KTY13-6
* KTY81-121
* KTY81-122
* KTY81-210

Links:
* [http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm Temperaturabhängige Stromquelle und NTC/PTC inclusive Linearisierung]
*[http://www.umnicom.de/Elektronik/Mikrokontroller/Atmel/AtFan/AtFan.html#2.2.2 Berechnung des Linearisierungswiderstandes für gewünschten Temperaturbereich] der fällt sonst immer vom Himmel
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/208587#2065880 KTY 10-5 Formelprobleme]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/225563 Codesammlung: Beispiel mit 0,5°C Auflösung]
* [http://preis-ing.de/extras/alle-berechnungen-im-schnellzugriff/automatisches-erzeugen-einer-ntc-tabelle/ Automatisches Erzeugen von C-Code zur NTC Auswertung] Aus den NTC Parametern und den Anforderungen wird ein schneller und schlanker C-Code generiert.

=== LMx35 ===

Eine 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 [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM135.pdf Datenblatt] und [http://www.suessbrich.info/elek/elektherm1.html hier]

Vorteile:
* hat auch ohne Kalibrierung eine Genauigkeit von einem Grad (bei 25°C)
* relativ billig (LM335 bei Reichelt ab 0,76 €)

Nachteile:
* benötigt A/D-Wandler
* bei längerer Anschlussleitung störanfällig

Links:
* [http://www.schramm-software.de/tipps/temperaturmessung/analogsensoren.htm Test-Schaltungen und -Code zur Auswertung mit ADC (AVR-Assembler)]

=== LM334 ===

Ein 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 Netzbrummen etc. viel geringer als beim LM335

Vorteile:

* relativ billig ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10468 Reichelt 0,54 €])

Nachteile:
* benötigt A/D-Wandler
* Bereich 0°C-70°C

Ähnliche ICs:
* AD592 (Ausgangsstrom 1µA pro Kelvin, absolute Temperatur) [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=3825 Reichelt: 3,75 €], Conrad 174912 8,50 €

=== SMT160-30 ===

Ist 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:
* Digitales PWM-Signal ist unempfindlich gegen Störeinflüsse
* gibt es in SO8, TO18, TO92 und TO220, gut befestigbar, z.B am Kühlkörper
* linear
* kein Abgleich nötig

Nachteile (viele):
* benötigt Timer
* jittert extrem, genaue Messungen nur über Mittelung / Filterung möglich
* nicht nur das PWM-Verhältnis, sondern auch die Frequenz ist temp-abhängig (1-4kHz)
* teuer (Farnell 10,90€ +16%, Conrad 9,xx€ , www.hy-line.de ??).
* TO92 Gehäuse ist günstiger, dafür weniger genau

Links:
* http://www.hy-line.de/co/sensor-tec/hersteller/smartec/smt-160-30/index.html

=== Thermoelement ===

Ein 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 ([http://de.wikipedia.org/wiki/Seebeck-Effekt Seebeck-Effekt] bei Wikipedia). Eine weitere Anwendung ist der thermoelektrische Generator ("Thermogenerator").

* MCP3421 18bit ADC 15SPS, I2C, auch mit andere Auflösungen erhältlich, Thermoelement kann direkt angeschlossen werden! (Reichelt : 2,10€)

Vorteil:
* über einen sehr weiten Temperaturbereich einsetzbar

Nachteil:
* die sehr geringen Temperaturspannungen im Mikrovoltbereich benötigen eine sehr gute Auswertelektronik (guter Analogteil + AD-Wandler). (aber: beachte MCP3421)

Links:

* [http://www.sensorwell.at/fileadmin/templates/images/data_sheets/temperatur_messtechnik.pdf Warum Thermoelemente Relativtemperaturen messen! oder Was ist eine Kaltstelle?] - Technische Information von www.sensorwell.at (PDF, ca. 600kB)

=== indirekte Messung über die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit ===

Acoustic Thermometry Measures Temperature To 0.1 Degree
http://www.linear.com/solutions/1558
AN131 http://www.linear.com/docs/39793 (PDF momentan nicht verfügbar) -->
http://www.mikrocontroller.net/topic/307557#new

== Digitale Temperatursensoren ==

=== AM2301 / DHT21 ===

Low Cost One-Wire Sensoren

* Stromversorgung: DC 3.3 - 5.2 V
* Ausgangssignal: 1-Draht-Bus - digitales Signal (One wire)
* Sensorelement: Polymer Feuchtigkeits-Kondensator
* Messbereich:
* Luftfeuchtigkeit: 0 - 100 % relative Luftfeuchte
* Temperatur: -40 °C bis +80 °C
* Genauigkeit:
* + - 3 % (Luftfeuchtigkeit)
* + - 0.5 °C (Temperatur)
* Auflösung oder Empfindlichkeit:
* Feuchtigkeit 0,1 % RH
* Temperatur 0.1 °C

Relativ großer Sensor, gibt es auch kleiner als DHT11 / DHT22 mit Drahtanschlüssen.
DHT11 :
* Genauigkeit:
* + - 5 % (Luftfeuchtigkeit)
* + - 2 °C (Temperatur)

Kosten ca. 2,00 € (Ali) ... 8,00 € (deutsche eBay Versender)

=== DS1621 ===

Der 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 [http://www.myplace.nu/avr/thermo/ hier].

Eine Library für den AVR: https://sourceforge.net/projects/ds1621avr/

Vorteile:
* bereits kalibriert
* kein A/D-Wandler nötig
* da I²C ein Bus ist, kann man mehrere DS1621 und andere I²C-Bausteine zusammen anschließen und braucht dafür trotzdem nur zwei I/O-Ports.
* Messbereich -55°C to +125°C
* Genauigkeit +-0,5°C
* Auflösung besser 0,01°C, wenn man die beiden Zählerregister (Count-Remain und Count-per-C) auswertet

Nachteile:
* teuer (Segor 5,80€; RS 3,95€; Conrad 5,22€)
* obwohl die meisten Register [[Speicher#NVRAM | nichtflüchtig]] sind, kann man ihn nicht als Stand-Alone-Thermostat einsetzen, da er erst nach einem Start-Conversion-Befehl zu messen beginnt.

Nachfolger:
* DS1631, DS1631A (Auto-Start-> Stand-Alone-Thermostat), DS1731
* weitere Stand-Alone-Thermostaten: DS1821, DS1629

=== LM75 ===

Der 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. Eine Beispiel Schaltplan mit einem ATmega8 findet man [http://www.ucblog.de/2010/09/mikrocontroller-thermometer-schaltplan/ hier]

Vorteile:
* bereits kalibriert
* kein A/D-Wandler nötig
* I²C-Bus Ausgang
* billiger als DS1621 (Reichelt 1,45 €; RS 3V: 3,75€; 5V: 2,72€)
* Auflösung +-0,5°C

Nachteile:
* nur im SMD-Gehäuse erhältlich
* relativ ungenau (+-2°C), kann man jedoch kalibrieren / kompensieren

Kompatible Typen:
* AD7415ART
* DS7505S+

=== LM76 ===

Der LM76 ähnlich dem LM75, bietet aber eine 8-fach höhere Auflösung und eine Genauigkeit von 0.5 bzw. 1°C.

Vorteile:
* höhere Auflösung
* höhere Genauigkeit

Nachteil:
* schwerer zu beschaffen

=== TMP175 / TMP75 ===

Ähnelt dem LM75 stark! Temperatursensor von Texas Instruments.

Links:

[https://github.com/ManuelSchneid3r/RaspberryPi/blob/master/sensors/src/tmp.c Linux Kommandozeilen Tool für den Zugriff]

=== DS18S20 / DS18B20 ===

Der 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 einem einzigen I/O-Pin auskommen kann. Außerdem beherrschen sie die parasitäre Stromversorgung, d.h., man braucht für Daten und Stromversorgung zusammen nur zwei Leitungen.

Beim DS18B20 sind Auflösungen von 9, 10, 11 und 12 Bits konfigurierbar. Je kleiner die Auflösung, desto kürzer ist die Messzeit. Der DS18S20 hat eine feste Auflösung von 12 Bits, wobei die unteren 4 Bits aufwändiger auszuwerten sind als beim DS18B20. Der DS18S20 ist als Ersatz für den DS1820 gedacht. Der Hersteller empfiehlt den DS18B20 für Neuentwicklungen.

Vorteile:
* bereits kalibriert
* Genauigkeit +-0,5°C
* 1-Wire-Ausgang

Nachteil:
* Reichelt: 1,60€ / CSD: 1,59€ / Conrad 5,08€

Links:
* [http://www.avr-projekte.de/ds18b20.htm Ein oder mehrere DS18B20 DS18S20 über Romcode einlesen. AVR-Assembler]
* [http://pic-projekte.de/wiki/index.php?title=Ansteuerung_eines_DS18S20 Ansteuern eines DS18S20 in C (PIC)]
* [http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS18S20.pdf Datenblatt DS18S20]
* [http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS18B20.pdf Datenblatt DS18B20]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4377 Vergleich DS18B20 <-> DS18S20]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/6505 Code zur Ansteuerung (ASM ATTiny12)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14792 Code zur Ansteuerung (AVR-GCC)]
* [http://gandalf.arubi.uni-kl.de/avr_projects/tempsensor/ Code zur Ansteuerung mit CRC-Prüfung (AVR-GCC)]
* [http://www.schramm-software.de/tipps/temperaturmessung/digitalsensoren.htm Code zur Ansteuerung mit CRC-Prüfung (AVR-Assembler)]
* [http://chaokhun.kmitl.ac.th/~kswichit/avrthermo/avrthermo.html LED-Thermometer mit AT90S2313 (C)]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-248219.html Webserver zur Ansteuerung von bis zu 63 Bausteinen]
* [http://www.teslabs.com/openplayer/docs/docs/other/ds18b20_pre1.pdf PDF Anleitung zur Beschaltung und Programmierung (C)]
*[http://www.digitemp.com/building.shtml Anleitung Sensorfühleraufbau (DigiTemp)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14792 Forumsbeitrag]: Onewire + DS18x20 Ansteuerung in C
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/232156 Forumsbeitrag]: Timing der parasitären Versorgung
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/387139#4602608 Projekt]: Onewire + DS18x20 Bibliothek

=== DS1822 ===

Ähnlich 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.

=== DS1921 / DS1922 ===

Sind 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).

=== TSic ===

Die TSic Sensoren werden baugleich von 2 Herstellern angeboten:
* IST AG ([http://www.ist-ag.com/en/products-services/temperature-sensors Homepage])
* B+B Thermo-Technik ([https://shop.bb-sensors.com/Temperaturmesstechnik/Temperatursensoren/Digitaler-TSic-Temperatursensor-TO92.html Homepage])

Die TSic Sensoren ([https://shop.bb-sensors.com/out/media/Datasheet_Digital_Semiconductor_temperatur_sensor_TSIC.pdf 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 [http://www.ist-ag.com/eh/ist-ag/resource.nsf/imgref/Download_ZACWireAppNotes.pdf/$FILE/ZACWireAppNotes.pdf 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:
* Bereits kalibriert
* Verschiedene Genauigkeiten lieferbar
* Sehr einfaches Kommunikationsprotokoll
* Geringer Stromverbrauch
* Hochgenau: bis zu +/- 0.1°C (TSic 50x)

Nachteil:
* Recht teuer (Reichelt: 4,70€ für den TSic206)
* Nur ein Sensor an einem I/O nutzbar (Kein Bussystem)

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:

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/283615#3025721 ZACwire Protokoll im Logic Analyzer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/159774?goto=3157908#3157908 C-Code, (ohne Interrupt und ohne Timer) Sensor wird eingeschaltet->gelesen->ausgeschaltet]
* [http://www.avr-projekte.de/zacwireasm.htm Zacwire Protokoll, AVR-Assembler]
* [http://www.loetstelle.net/projekte2/tsic306/tsic306.php GCC AtMega8 Interruptgesteuerte Statemachine für TSIC206/306]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/45573#347765 Ansatz zum Empfang der Daten]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/225554# Beispiel mit Strobe ohne Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/82087 Diskussion mit Beispielcode (MSP430, AVR, PIC) blockierend]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/144424#1367539 C++ Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/88847 noch mehr C, problematisch Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/151791#1426974 C für ATmega8]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/159149#1510455 auch problematisch]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/188462#1837622 fertiger Code zum Einlesen des Zacwire-Protokolls für PIC in ASM]
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=55103 RN: Bascom]
* [http://www.avr-projekte.de/tinyclock.htm TSIC206 Thermometer mit Uhr und Kalender. Komplette Bauanleitung mit ASM Quellcode für AT-Tiny2313]
* [http://www.andeanelectronic.com/?Supporte___Arduino_con_TSic306%2CTSic506_y_TSic716 TSIC Routinen für Arduino von Andean Electronic aus Peru - Quelltext Dokumentation in Englisch]

=== SHT1x/SHT7x ===

Der SHT1x/SHT7x (SHT10, SHT11, SHT15, STH71, SHT75) sind kombinierte Temperatur- und Feuchtesensoren von [http://www.sensirion.com Sensirion]. Sie unterscheiden sich in Bauform und Genauigkeit.

Vorteile:
* digitale Schnittstelle mit einfacher [[I²C]]-''ähnlicher'' Ansteuerung
* keine Kalibrierung notwendig
* Beispielcode (C, MC51) auf der Sensirion-Seite verfügbar (relativ leicht portierbar)
* interne Heizelemente (Funktionsprüfung, "raue" Umgebung)
* Spannungsmonitor ("Battery fail")
* sehr hohe Genauigkeit

Nachteile:
* kann nicht am [[I²C]] Bus betrieben werden, theoretisch gleiche Clockleitung möglich, fixe Adresse
* relativ teuer (Farnell 18,60€)(SHT11 bei CSD 14€)

[http://www.sensirion.com/de/produkte/feuchte-und-temperatur/ Übersicht] der Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren von Sensirion.

=== SHT21 ===

[http://www.sensirion.com Sensirion] bietet auch den SHT21 Feuchtigkeits- und Temperatursensor an, welcher wesentlich genauer ist.

Vorteile:
* I2C digital, PWM and SDM/analog Volt Ausgabe
* Maximal 5 Messungen/s @ 14bit
* Temperaturbereich von -40 – +125°C
* Feuchtigkeit mit einer Genauigkeit von +-2%RH
* Günstig (3-4€ Farnell/RS 2014)

Nachteile:
* nur als SMD-Package

Application Notes und Datenblätter findet man [http://www.sensirion.com/en/products/humidity-temperature/humidity-sensor-sht2x/ hier].

=== ADT7310 / ADT7xxx-Familie von AD ===

Der [http://www.analog.com/en/sensors/digital-temperature-sensors/adt7310/products/product.html ADT7310] von [http://www.analog.com/ Analog Devices] besitzt eine Auflösung von 16 Bit und eine Genauigkeit von ±0.5°C im Bereich von −40°C bis +105°C.

Vorteile:
* Ansteuerung per [[SPI]] ADT73xx oder [[I2C]] ADT74xx
* keine Kalibrierung notwendig
* hohe [[Auflösung und Genauigkeit]]: 16 Bit
** ADT7x02 2,00°
** ADT7x01 1,00°
** ADT7x10 0,40 / 0,50°
** ADT7x20 0,20 / 0,25°
* auch für automotive / als Die lieferbar
* programmierbarer [[Interrupt]]ausgang für Unter- und Übertemperatur
* relativ günstig (ca. 3-8€ bei Digi-Key, Stand 12/2011)

Nachteile:
* TBD

NB: ONsemi hat auch Temperatursensoren mit der Bezeichnung ADT7xxx, verwendet aber ein anderes Namensschema

=== TSYS01 / G-NICO-018 von Measurement Specialties Inc. ===
* sehr hohe [[Auflösung und Genauigkeit]]: 0,10° @ -5°C … +50°C 16/24 Bit
* Gehäuse 16-VQFN Exposed Pad
* SPI / I2C über Pin auswählbar
* Preis: 8,60 (4,40 @1k) bei Digikey
kleiner Nachteil: der Sensor liefert den ADC-Wert und die Kompensationskonstanten (5 Polynom-Koeffizienten), mit denen im µC die Temperatur berechnet werden muss.

=== SE95 ===

Der [http://www.nxp.com/documents/data_sheet/SE95.pdf SE95] von NXP hat 13 Bit Auflösung, Genauigkeit ±2°C im Messbereich von -55°C bis +125°C, I²C, Gehäuse SO8 und TSSOP8. Einzelstück-Preis bei Segor 1,50€ (2012/I)

=== Bosch Sensortec BMP085 / BMP180 ===
Die BMP085 (bzw. der verbesserte, aber Pin- und Software-komapatible Nachfolger BMP180) sind eigentlich Luftdrucksensoren, die jedoch auch einen Temperatursensor mitbringen. Der Anschluss erfolgt über I2C.

Vorteile:
* Wenig Stromverbrauch (5µA bei 1 Messung/s)
* Liefern Luftdruck gleich mit
* Absolute Genauigkeit (+-1°C typ. über kompletten Temperaturbereich). Relative Genauigkeit ist im Datenblatt nicht spezifiziert, gemessen gegen einen SHT11 ca. +-0.1°C.
* Auflösung: 0.1°C mit Herstellercode, mehr ist möglich (16Bit)
* Fertige Platinen für wenig Geld verfügbar (ca. 1,70€ inkl. Versand aus China)

Nachteile:
* Sehr aufwändige Linearisierung (Kalibrationskoeffizienten sind im Sensor gespeichert, müssen aber vom Host-µC verrechnet werden. Code ist im Datenblatt)
* Nur als SMD
* Bei Reichelt und Conrad nicht erhältlich.

Preis: Ebay 1,70€ (mit Platine, China), Aliexpress 1,10€ (nackter Chip, China, mind. 10 Stück sonst auch ca. 1,70€)

=== Bosch Sensortec BME280 / BME680 ===
* I2C-Sensor für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck (BME680 = BME280 + Luftgüte)

Vorteile:
* Breakout-Board BME280 Aliexpress ~2,20€, BME680 Watterott 15,95€
* Bosch-eigene Bibliotheken für gängige Mikrocontroller, Android und RaspberryPi
* Arduino-Bibliotheken von Adafruit, Sparkfun und Watterott
* Minimaler Platzbedarf
* SMT ermöglicht doppelseite Platine mit BME280/BME680 auf Frontseite und restlicher Elektronik auf Rückseite

Nachteile
* Ball-Grid-Array Reflow, manuelles Löten nur mit Breakout-Board möglich

Bibliotheken/Datenblätter/Herstellerinformation:
* BME280: https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme280
* BME680: https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme680

Preis: BME280 / BME680 Reichelt 5,20€ / 9,45€, Conrad 8,33€ / xxx, Aliexpress ~2,50€ / ~15,-€

=== HDC1080 ===
Der HDC1080 von Texas Instruments kombiniert einen digitalen Luftfeuchtesensor mit Temperaturmessung. Der Anschluss erfolgt über IC2.

Merkmale:
* geringe Stromaufnahme (1,3 µA bei 1 Messung/s)
* gleichzeitige Luftfeuchtemessung möglich
* Spannungsversorgung: 2,7 bis 5,5 V
* Genauigkeit: +/-0,2 °C typ. (im Temperaturbereich zwischen 5 bis 60 °C)
* Auflösung Temperatur: 11/14 bit wählbar
* Maximale Dauer einer Messung: 6,5 ms
* eingebautes Heizelement (gegen Feuchtigkeitskondensation, per Konfigurationsregister einschaltbar)
* Herstellerseitig kalibriert
* einfache Umrechnung
* Gehäuse: SMD 6-Pin PWSON (3x3 mm)

Erhältich als Pmod (''PmodHygro'' von Digilentic) und in Breakoutboards zahlreicher anderer Hersteller.

== Preisübersicht ==

{| class="wikitable"
|+ '''Preisübersicht 11/2012'''
|-
! Bauteil || Segor || RS-Components || Conrad || Farnell || Reichelt || DigiKey
|-
| AD592 || 21,40 || 5,74 || 6,43 || 5,90 || 3,95 || 4,61
|-
| ADT7310 || - || - || - || 4,56 || - || 3,02
|-
| ADT7410 || - || 3,35 || - || 2,71 || - || 3,02
|-
| DS1621 || 7,60 || 5,29 || 5,08 || 5,65 || - || 4,54
|-
| DS1629 || 8,70 || 8,68 || - || 5,00 || 6,50 || 7,65
|-
| DS1631 || 8,00 || 2,91 || - || 3,11 || - || 3,94
|-
| DS1731 || - || - || - || 9,79 || - || 3,81
|-
| DS1821 || 5,90 || 5,27 || 6,27 || - || - || 5,05
|-
| DS18B20 || 2,50 || 3,06 || - || 3,26 || 3,20 || 3,93
|-
| DS1921 || - || 26,15 || - || - || - || 21,13
|-
| DS1922 || - || 62,00 || - || - || - || 43,11
|-
| DS1923 || - || 97,96 || - || - || - || 80,30
|-
| KTY81/121 || - || - || - || 0,79 || 0,59 || 0,85
|-
| LM75 || 1,50 || 0,68 || 3,64 || 0,81 || 1,45 || 0,82
|-
| LM76 || - || 2,83 || - || 3,02 || - || 2,39
|-
| LM135 || 10,10 || 10,28 || - || 8,95 || 7,95 || 10,26
|-
| LM235 || - || - || - || 1,80 || 1,40 || 1,26
|-
| LM334 || 0,90 || 0,72 || 1,67 || 1,01 || 0,49 || 0,74
|-
| LM335 || 1,30 || 0,56 || 1,92 || 0,55 || 0,71 || 0,80
|-
| PT100 || 3,80 || 3,99 || 4,00 || 9,79 || 4,27 || 0,68
|-
| SE95 || 1,50 || 0,63 || - || 1,45 || - || 1,00
|-
| SHT11 || 26,00 || 24,38 || 33,20 || 25,65 || - || 36,76
|-
| SHT15 || - || 27,69 || 36,30 || 28,72 || - || -
|-
| SHT21 || 29,50 || 18,10 || - || 21,16 || - || -
|-
| SHT71 || 25,40 || 29,06 || 36,89 || 30,88 || - || -
|-
| SHT75 || - || 33,77 || 42,48 || 35,52 || - || -
|-
| SMT160-30 || - || 9,28 || 8,14 || 12,38 || - || -
|-
| TMP75 || - || 0,80 || - || 0,85 || - || 1,37
|-
| TSic206 || - || - || 5,84 || - || 4,20 || -
|}

== Siehe auch ==

* [https://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik?filter=temperatur* Beiträge im Forum]
* [[Feuchtesensor]]

[[Kategorie:Sensorik]]

Temperatursensor

2018-05-18T16:52:24Z

Renne: Bosch Sensortec BME280 und BME680 hinzugefügt

Will man mit einem [[Mikrocontroller]] Temperaturen messen, dann braucht man
* einen [[Sensor]], der die Temperatur z. B. in eine Spannung oder einen Strom umsetzt
* einen [[ADC | AD-Wandler]], der das Signal digitalisiert. Der kann auf dem Sensor oder dem Mikrocontroller integriert sein.

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.

== Analoge Temperatursensoren ==

=== PT100 ===

Unter einem PT100 versteht man einen Platinwiderstand, der bei 0°C einen Widerstand von 100Ω hat.
Platinwiderstände sind temperaturabhängige Widerstände mit hoher Wiederholgenauigkeit und Konstanz[http://de.wikipedia.org/wiki/Konstante]. Wegen der relativ geringen Widerstandsänderung von nur ca. 0,4Ω pro Grad ist etwas mehr Schaltungsaufwand erforderlich als bei anderen Sensoren. Genauere Formeln zur Temperaturbestimmung gibt es u.a. bei [http://de.wikipedia.org/wiki/Pt100 Wikipedia]. Ein Schaltplan findet sich bei der [http://www.heise.de/ct/artikel/Sensibelchen-289608.html c't].

Die Sensoren gibt es auch mit anderen Widerstandswerten, z. B. mit 1000Ω und heißen dann entsprechend PT1000.

Vorteil:
* genormt
* großer Meßbereich
* hohe Linearität
* hohe Wiederholgenauigkeit
* einfach austauschbar

Nachteil:
* brauchen aufwändigere Auswerteschaltung

Links:
* [http://de.wikibooks.org/wiki/Linearisierung_von_resistiven_Sensoren/_Pt100 Wikibooks: Linearisierung von resistiven Sensoren - PT100]
* [https://www.heise.de/ct/artikel/Sensibelchen-289608.html c't-Artikel: Mikrocontroller-Programmierung: Timer, Sensoren und Drehgeber (mit PT100 Schaltung)]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3450 Maxim AN3450 Positive Analog Feedback Compensates PT100 Transducer]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4875 Maxim AN4875 High-Accuracy Temperature Measurements Call for Platinum Resistance Temperature Detectors (PRTDs) and Precision Delta-Sigma ADCs]
* [http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01154a.pdf Microchip AN1154 Precision RTD Instrumentation for Temperature Sensing]
* [http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN709_0.pdf Analog Devices AN709 RTD Interfacing and Linearization Using an ADuC8xx MicroConverter]

=== NTC/PTC ===

NTC und PTC sind temperaturabhängige Widerstände.

* NTC (engl. '''N'''egative '''T'''emperature '''C'''oefficient, Heißleiter), hat bei hohen Temperaturen seinen niedrigsten Widerstand, z. B. Silizium
* PTC (engl. '''P'''ositive '''T'''emperature '''C'''oefficient, Kaltleiter), hat bei niedrigen Temperaturen seinen geringsten Widerstand, z. B. Glühlampe

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 [http://www.mathar.com/msp_thermo1.html hier].

Vorteil:
* billig (z.B. [https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=446&LA=446&SEARCH=kty81 KTY81-x] bei Reichelt 0,52-0,75 € 2018-01-03)

Nachteil:
* müssen für höhere Genauigkeiten abgeglichen werden
* brauchen A/D-Wandler
* sind nichtlinear

Beispiele:
* KTY10-5
* KTY13-6
* KTY81-121
* KTY81-122
* KTY81-210

Links:
* [http://www.sprut.de/electronic/temeratur/temp.htm Temperaturabhängige Stromquelle und NTC/PTC inclusive Linearisierung]
*[http://www.umnicom.de/Elektronik/Mikrokontroller/Atmel/AtFan/AtFan.html#2.2.2 Berechnung des Linearisierungswiderstandes für gewünschten Temperaturbereich] der fällt sonst immer vom Himmel
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/208587#2065880 KTY 10-5 Formelprobleme]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/225563 Codesammlung: Beispiel mit 0,5°C Auflösung]
* [http://preis-ing.de/extras/alle-berechnungen-im-schnellzugriff/automatisches-erzeugen-einer-ntc-tabelle/ Automatisches Erzeugen von C-Code zur NTC Auswertung] Aus den NTC Parametern und den Anforderungen wird ein schneller und schlanker C-Code generiert.

=== LMx35 ===

Eine 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 [http://www.national.com/ds.cgi/LM/LM135.pdf Datenblatt] und [http://www.suessbrich.info/elek/elektherm1.html hier]

Vorteile:
* hat auch ohne Kalibrierung eine Genauigkeit von einem Grad (bei 25°C)
* relativ billig (LM335 bei Reichelt ab 0,76 €)

Nachteile:
* benötigt A/D-Wandler
* bei längerer Anschlussleitung störanfällig

Links:
* [http://www.schramm-software.de/tipps/temperaturmessung/analogsensoren.htm Test-Schaltungen und -Code zur Auswertung mit ADC (AVR-Assembler)]

=== LM334 ===

Ein 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 Netzbrummen etc. viel geringer als beim LM335

Vorteile:

* relativ billig ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10468 Reichelt 0,54 €])

Nachteile:
* benötigt A/D-Wandler
* Bereich 0°C-70°C

Ähnliche ICs:
* AD592 (Ausgangsstrom 1µA pro Kelvin, absolute Temperatur) [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=3825 Reichelt: 3,75 €], Conrad 174912 8,50 €

=== SMT160-30 ===

Ist 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:
* Digitales PWM-Signal ist unempfindlich gegen Störeinflüsse
* gibt es in SO8, TO18, TO92 und TO220, gut befestigbar, z.B am Kühlkörper
* linear
* kein Abgleich nötig

Nachteile (viele):
* benötigt Timer
* jittert extrem, genaue Messungen nur über Mittelung / Filterung möglich
* nicht nur das PWM-Verhältnis, sondern auch die Frequenz ist temp-abhängig (1-4kHz)
* teuer (Farnell 10,90€ +16%, Conrad 9,xx€ , www.hy-line.de ??).
* TO92 Gehäuse ist günstiger, dafür weniger genau

Links:
* http://www.hy-line.de/co/sensor-tec/hersteller/smartec/smt-160-30/index.html

=== Thermoelement ===

Ein 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 ([http://de.wikipedia.org/wiki/Seebeck-Effekt Seebeck-Effekt] bei Wikipedia). Eine weitere Anwendung ist der thermoelektrische Generator ("Thermogenerator").

* MCP3421 18bit ADC 15SPS, I2C, auch mit andere Auflösungen erhältlich, Thermoelement kann direkt angeschlossen werden! (Reichelt : 2,10€)

Vorteil:
* über einen sehr weiten Temperaturbereich einsetzbar

Nachteil:
* die sehr geringen Temperaturspannungen im Mikrovoltbereich benötigen eine sehr gute Auswertelektronik (guter Analogteil + AD-Wandler). (aber: beachte MCP3421)

Links:

* [http://www.sensorwell.at/fileadmin/templates/images/data_sheets/temperatur_messtechnik.pdf Warum Thermoelemente Relativtemperaturen messen! oder Was ist eine Kaltstelle?] - Technische Information von www.sensorwell.at (PDF, ca. 600kB)

=== indirekte Messung über die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit ===

Acoustic Thermometry Measures Temperature To 0.1 Degree
http://www.linear.com/solutions/1558
AN131 http://www.linear.com/docs/39793 (PDF momentan nicht verfügbar) -->
http://www.mikrocontroller.net/topic/307557#new

== Digitale Temperatursensoren ==

=== AM2301 / DHT21 ===

Low Cost One-Wire Sensoren

* Stromversorgung: DC 3.3 - 5.2 V
* Ausgangssignal: 1-Draht-Bus - digitales Signal (One wire)
* Sensorelement: Polymer Feuchtigkeits-Kondensator
* Messbereich:
* Luftfeuchtigkeit: 0 - 100 % relative Luftfeuchte
* Temperatur: -40 °C bis +80 °C
* Genauigkeit:
* + - 3 % (Luftfeuchtigkeit)
* + - 0.5 °C (Temperatur)
* Auflösung oder Empfindlichkeit:
* Feuchtigkeit 0,1 % RH
* Temperatur 0.1 °C

Relativ großer Sensor, gibt es auch kleiner als DHT11 / DHT22 mit Drahtanschlüssen.
DHT11 :
* Genauigkeit:
* + - 5 % (Luftfeuchtigkeit)
* + - 2 °C (Temperatur)

Kosten ca. 2,00 € (Ali) ... 8,00 € (deutsche eBay Versender)

=== DS1621 ===

Der 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 [http://www.myplace.nu/avr/thermo/ hier].

Eine Library für den AVR: https://sourceforge.net/projects/ds1621avr/

Vorteile:
* bereits kalibriert
* kein A/D-Wandler nötig
* da I²C ein Bus ist, kann man mehrere DS1621 und andere I²C-Bausteine zusammen anschließen und braucht dafür trotzdem nur zwei I/O-Ports.
* Messbereich -55°C to +125°C
* Genauigkeit +-0,5°C
* Auflösung besser 0,01°C, wenn man die beiden Zählerregister (Count-Remain und Count-per-C) auswertet

Nachteile:
* teuer (Segor 5,80€; RS 3,95€; Conrad 5,22€)
* obwohl die meisten Register [[Speicher#NVRAM | nichtflüchtig]] sind, kann man ihn nicht als Stand-Alone-Thermostat einsetzen, da er erst nach einem Start-Conversion-Befehl zu messen beginnt.

Nachfolger:
* DS1631, DS1631A (Auto-Start-> Stand-Alone-Thermostat), DS1731
* weitere Stand-Alone-Thermostaten: DS1821, DS1629

=== LM75 ===

Der 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. Eine Beispiel Schaltplan mit einem ATmega8 findet man [http://www.ucblog.de/2010/09/mikrocontroller-thermometer-schaltplan/ hier]

Vorteile:
* bereits kalibriert
* kein A/D-Wandler nötig
* I²C-Bus Ausgang
* billiger als DS1621 (Reichelt 1,45 €; RS 3V: 3,75€; 5V: 2,72€)
* Auflösung +-0,5°C

Nachteile:
* nur im SMD-Gehäuse erhältlich
* relativ ungenau (+-2°C), kann man jedoch kalibrieren / kompensieren

Kompatible Typen:
* AD7415ART
* DS7505S+

=== LM76 ===

Der LM76 ähnlich dem LM75, bietet aber eine 8-fach höhere Auflösung und eine Genauigkeit von 0.5 bzw. 1°C.

Vorteile:
* höhere Auflösung
* höhere Genauigkeit

Nachteil:
* schwerer zu beschaffen

=== TMP175 / TMP75 ===

Ähnelt dem LM75 stark! Temperatursensor von Texas Instruments.

Links:

[https://github.com/ManuelSchneid3r/RaspberryPi/blob/master/sensors/src/tmp.c Linux Kommandozeilen Tool für den Zugriff]

=== DS18S20 / DS18B20 ===

Der 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 einem einzigen I/O-Pin auskommen kann. Außerdem beherrschen sie die parasitäre Stromversorgung, d.h., man braucht für Daten und Stromversorgung zusammen nur zwei Leitungen.

Beim DS18B20 sind Auflösungen von 9, 10, 11 und 12 Bits konfigurierbar. Je kleiner die Auflösung, desto kürzer ist die Messzeit. Der DS18S20 hat eine feste Auflösung von 12 Bits, wobei die unteren 4 Bits aufwändiger auszuwerten sind als beim DS18B20. Der DS18S20 ist als Ersatz für den DS1820 gedacht. Der Hersteller empfiehlt den DS18B20 für Neuentwicklungen.

Vorteile:
* bereits kalibriert
* Genauigkeit +-0,5°C
* 1-Wire-Ausgang

Nachteil:
* Reichelt: 1,60€ / CSD: 1,59€ / Conrad 5,08€

Links:
* [http://www.avr-projekte.de/ds18b20.htm Ein oder mehrere DS18B20 DS18S20 über Romcode einlesen. AVR-Assembler]
* [http://pic-projekte.de/wiki/index.php?title=Ansteuerung_eines_DS18S20 Ansteuern eines DS18S20 in C (PIC)]
* [http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS18S20.pdf Datenblatt DS18S20]
* [http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS18B20.pdf Datenblatt DS18B20]
* [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4377 Vergleich DS18B20 <-> DS18S20]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/6505 Code zur Ansteuerung (ASM ATTiny12)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14792 Code zur Ansteuerung (AVR-GCC)]
* [http://gandalf.arubi.uni-kl.de/avr_projects/tempsensor/ Code zur Ansteuerung mit CRC-Prüfung (AVR-GCC)]
* [http://www.schramm-software.de/tipps/temperaturmessung/digitalsensoren.htm Code zur Ansteuerung mit CRC-Prüfung (AVR-Assembler)]
* [http://chaokhun.kmitl.ac.th/~kswichit/avrthermo/avrthermo.html LED-Thermometer mit AT90S2313 (C)]
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-248219.html Webserver zur Ansteuerung von bis zu 63 Bausteinen]
* [http://www.teslabs.com/openplayer/docs/docs/other/ds18b20_pre1.pdf PDF Anleitung zur Beschaltung und Programmierung (C)]
*[http://www.digitemp.com/building.shtml Anleitung Sensorfühleraufbau (DigiTemp)]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/14792 Forumsbeitrag]: Onewire + DS18x20 Ansteuerung in C
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/232156 Forumsbeitrag]: Timing der parasitären Versorgung
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/387139#4602608 Projekt]: Onewire + DS18x20 Bibliothek

=== DS1822 ===

Ähnlich 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.

=== DS1921 / DS1922 ===

Sind 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).

=== TSic ===

Die TSic Sensoren werden baugleich von 2 Herstellern angeboten:
* IST AG ([http://www.ist-ag.com/en/products-services/temperature-sensors Homepage])
* B+B Thermo-Technik ([https://shop.bb-sensors.com/Temperaturmesstechnik/Temperatursensoren/Digitaler-TSic-Temperatursensor-TO92.html Homepage])

Die TSic Sensoren ([https://shop.bb-sensors.com/out/media/Datasheet_Digital_Semiconductor_temperatur_sensor_TSIC.pdf 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 [http://www.ist-ag.com/eh/ist-ag/resource.nsf/imgref/Download_ZACWireAppNotes.pdf/$FILE/ZACWireAppNotes.pdf 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:
* Bereits kalibriert
* Verschiedene Genauigkeiten lieferbar
* Sehr einfaches Kommunikationsprotokoll
* Geringer Stromverbrauch
* Hochgenau: bis zu +/- 0.1°C (TSic 50x)

Nachteil:
* Recht teuer (Reichelt: 4,70€ für den TSic206)
* Nur ein Sensor an einem I/O nutzbar (Kein Bussystem)

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:

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/283615#3025721 ZACwire Protokoll im Logic Analyzer]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/159774?goto=3157908#3157908 C-Code, (ohne Interrupt und ohne Timer) Sensor wird eingeschaltet->gelesen->ausgeschaltet]
* [http://www.avr-projekte.de/zacwireasm.htm Zacwire Protokoll, AVR-Assembler]
* [http://www.loetstelle.net/projekte2/tsic306/tsic306.php GCC AtMega8 Interruptgesteuerte Statemachine für TSIC206/306]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/45573#347765 Ansatz zum Empfang der Daten]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/225554# Beispiel mit Strobe ohne Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/82087 Diskussion mit Beispielcode (MSP430, AVR, PIC) blockierend]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/144424#1367539 C++ Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/88847 noch mehr C, problematisch Interrupt]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/151791#1426974 C für ATmega8]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/159149#1510455 auch problematisch]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/188462#1837622 fertiger Code zum Einlesen des Zacwire-Protokolls für PIC in ASM]
* [http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=55103 RN: Bascom]
* [http://www.avr-projekte.de/tinyclock.htm TSIC206 Thermometer mit Uhr und Kalender. Komplette Bauanleitung mit ASM Quellcode für AT-Tiny2313]
* [http://www.andeanelectronic.com/?Supporte___Arduino_con_TSic306%2CTSic506_y_TSic716 TSIC Routinen für Arduino von Andean Electronic aus Peru - Quelltext Dokumentation in Englisch]

=== SHT1x/SHT7x ===

Der SHT1x/SHT7x (SHT10, SHT11, SHT15, STH71, SHT75) sind kombinierte Temperatur- und Feuchtesensoren von [http://www.sensirion.com Sensirion]. Sie unterscheiden sich in Bauform und Genauigkeit.

Vorteile:
* digitale Schnittstelle mit einfacher [[I²C]]-''ähnlicher'' Ansteuerung
* keine Kalibrierung notwendig
* Beispielcode (C, MC51) auf der Sensirion-Seite verfügbar (relativ leicht portierbar)
* interne Heizelemente (Funktionsprüfung, "raue" Umgebung)
* Spannungsmonitor ("Battery fail")
* sehr hohe Genauigkeit

Nachteile:
* kann nicht am [[I²C]] Bus betrieben werden, theoretisch gleiche Clockleitung möglich, fixe Adresse
* relativ teuer (Farnell 18,60€)(SHT11 bei CSD 14€)

[http://www.sensirion.com/de/produkte/feuchte-und-temperatur/ Übersicht] der Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren von Sensirion.

=== SHT21 ===

[http://www.sensirion.com Sensirion] bietet auch den SHT21 Feuchtigkeits- und Temperatursensor an, welcher wesentlich genauer ist.

Vorteile:
* I2C digital, PWM and SDM/analog Volt Ausgabe
* Maximal 5 Messungen/s @ 14bit
* Temperaturbereich von -40 – +125°C
* Feuchtigkeit mit einer Genauigkeit von +-2%RH
* Günstig (3-4€ Farnell/RS 2014)

Nachteile:
* nur als SMD-Package

Application Notes und Datenblätter findet man [http://www.sensirion.com/en/products/humidity-temperature/humidity-sensor-sht2x/ hier].

=== ADT7310 / ADT7xxx-Familie von AD ===

Der [http://www.analog.com/en/sensors/digital-temperature-sensors/adt7310/products/product.html ADT7310] von [http://www.analog.com/ Analog Devices] besitzt eine Auflösung von 16 Bit und eine Genauigkeit von ±0.5°C im Bereich von −40°C bis +105°C.

Vorteile:
* Ansteuerung per [[SPI]] ADT73xx oder [[I2C]] ADT74xx
* keine Kalibrierung notwendig
* hohe [[Auflösung und Genauigkeit]]: 16 Bit
** ADT7x02 2,00°
** ADT7x01 1,00°
** ADT7x10 0,40 / 0,50°
** ADT7x20 0,20 / 0,25°
* auch für automotive / als Die lieferbar
* programmierbarer [[Interrupt]]ausgang für Unter- und Übertemperatur
* relativ günstig (ca. 3-8€ bei Digi-Key, Stand 12/2011)

Nachteile:
* TBD

NB: ONsemi hat auch Temperatursensoren mit der Bezeichnung ADT7xxx, verwendet aber ein anderes Namensschema

=== TSYS01 / G-NICO-018 von Measurement Specialties Inc. ===
* sehr hohe [[Auflösung und Genauigkeit]]: 0,10° @ -5°C … +50°C 16/24 Bit
* Gehäuse 16-VQFN Exposed Pad
* SPI / I2C über Pin auswählbar
* Preis: 8,60 (4,40 @1k) bei Digikey
kleiner Nachteil: der Sensor liefert den ADC-Wert und die Kompensationskonstanten (5 Polynom-Koeffizienten), mit denen im µC die Temperatur berechnet werden muss.

=== SE95 ===

Der [http://www.nxp.com/documents/data_sheet/SE95.pdf SE95] von NXP hat 13 Bit Auflösung, Genauigkeit ±2°C im Messbereich von -55°C bis +125°C, I²C, Gehäuse SO8 und TSSOP8. Einzelstück-Preis bei Segor 1,50€ (2012/I)

=== Bosch Sensortec BMP085 / BMP180 ===
Die BMP085 (bzw. der verbesserte, aber Pin- und Software-komapatible Nachfolger BMP180) sind eigentlich Luftdrucksensoren, die jedoch auch einen Temperatursensor mitbringen. Der Anschluss erfolgt über I2C.

Vorteile:
* Wenig Stromverbrauch (5µA bei 1 Messung/s)
* Liefern Luftdruck gleich mit
* Absolute Genauigkeit (+-1°C typ. über kompletten Temperaturbereich). Relative Genauigkeit ist im Datenblatt nicht spezifiziert, gemessen gegen einen SHT11 ca. +-0.1°C.
* Auflösung: 0.1°C mit Herstellercode, mehr ist möglich (16Bit)
* Fertige Platinen für wenig Geld verfügbar (ca. 1,70€ inkl. Versand aus China)

Nachteile:
* Sehr aufwändige Linearisierung (Kalibrationskoeffizienten sind im Sensor gespeichert, müssen aber vom Host-µC verrechnet werden. Code ist im Datenblatt)
* Nur als SMD
* Bei Reichelt und Conrad nicht erhältlich.

Preis: Ebay 1,70€ (mit Platine, China), Aliexpress 1,10€ (nackter Chip, China, mind. 10 Stück sonst auch ca. 1,70€)

=== Bosch Sensortec BME280 / BME680 ===
* I2C-Sensor für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck (BME680 = BME280 + Luftgüte)

Vorteile:
* Breakout-Board BME280 Aliexpress ~2,20€, BME680 Watterott 15,95€
* Arduino-Bibliotheken von Adafruit, Sparkfun und Watterott
* Minimaler Platzbedarf
* SMT ermöglicht doppelseite Frontplatine mit BME280/BME680 auf Frontseite und restliche Elektronik auf Rückseite

Nachteile
* Ball-Grid-Array, manuelles Löten nur mit Breakout-Board möglich

Bibliotheken/Datenblätter/Herstellerinformation:
* BME280: https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme280
* BME680: https://www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bme680

Preis: BME280/BME680 Reichelt 5,20€/9,45€, Conrad 8,33€/xxx Aliexpress ~2,50€/~15,-€

=== HDC1080 ===
Der HDC1080 von Texas Instruments kombiniert einen digitalen Luftfeuchtesensor mit Temperaturmessung. Der Anschluss erfolgt über IC2.

Merkmale:
* geringe Stromaufnahme (1,3 µA bei 1 Messung/s)
* gleichzeitige Luftfeuchtemessung möglich
* Spannungsversorgung: 2,7 bis 5,5 V
* Genauigkeit: +/-0,2 °C typ. (im Temperaturbereich zwischen 5 bis 60 °C)
* Auflösung Temperatur: 11/14 bit wählbar
* Maximale Dauer einer Messung: 6,5 ms
* eingebautes Heizelement (gegen Feuchtigkeitskondensation, per Konfigurationsregister einschaltbar)
* Herstellerseitig kalibriert
* einfache Umrechnung
* Gehäuse: SMD 6-Pin PWSON (3x3 mm)

Erhältich als Pmod (''PmodHygro'' von Digilentic) und in Breakoutboards zahlreicher anderer Hersteller.

== Preisübersicht ==

{| class="wikitable"
|+ '''Preisübersicht 11/2012'''
|-
! Bauteil || Segor || RS-Components || Conrad || Farnell || Reichelt || DigiKey
|-
| AD592 || 21,40 || 5,74 || 6,43 || 5,90 || 3,95 || 4,61
|-
| ADT7310 || - || - || - || 4,56 || - || 3,02
|-
| ADT7410 || - || 3,35 || - || 2,71 || - || 3,02
|-
| DS1621 || 7,60 || 5,29 || 5,08 || 5,65 || - || 4,54
|-
| DS1629 || 8,70 || 8,68 || - || 5,00 || 6,50 || 7,65
|-
| DS1631 || 8,00 || 2,91 || - || 3,11 || - || 3,94
|-
| DS1731 || - || - || - || 9,79 || - || 3,81
|-
| DS1821 || 5,90 || 5,27 || 6,27 || - || - || 5,05
|-
| DS18B20 || 2,50 || 3,06 || - || 3,26 || 3,20 || 3,93
|-
| DS1921 || - || 26,15 || - || - || - || 21,13
|-
| DS1922 || - || 62,00 || - || - || - || 43,11
|-
| DS1923 || - || 97,96 || - || - || - || 80,30
|-
| KTY81/121 || - || - || - || 0,79 || 0,59 || 0,85
|-
| LM75 || 1,50 || 0,68 || 3,64 || 0,81 || 1,45 || 0,82
|-
| LM76 || - || 2,83 || - || 3,02 || - || 2,39
|-
| LM135 || 10,10 || 10,28 || - || 8,95 || 7,95 || 10,26
|-
| LM235 || - || - || - || 1,80 || 1,40 || 1,26
|-
| LM334 || 0,90 || 0,72 || 1,67 || 1,01 || 0,49 || 0,74
|-
| LM335 || 1,30 || 0,56 || 1,92 || 0,55 || 0,71 || 0,80
|-
| PT100 || 3,80 || 3,99 || 4,00 || 9,79 || 4,27 || 0,68
|-
| SE95 || 1,50 || 0,63 || - || 1,45 || - || 1,00
|-
| SHT11 || 26,00 || 24,38 || 33,20 || 25,65 || - || 36,76
|-
| SHT15 || - || 27,69 || 36,30 || 28,72 || - || -
|-
| SHT21 || 29,50 || 18,10 || - || 21,16 || - || -
|-
| SHT71 || 25,40 || 29,06 || 36,89 || 30,88 || - || -
|-
| SHT75 || - || 33,77 || 42,48 || 35,52 || - || -
|-
| SMT160-30 || - || 9,28 || 8,14 || 12,38 || - || -
|-
| TMP75 || - || 0,80 || - || 0,85 || - || 1,37
|-
| TSic206 || - || - || 5,84 || - || 4,20 || -
|}

== Siehe auch ==

* [https://www.mikrocontroller.net/forum/mikrocontroller-elektronik?filter=temperatur* Beiträge im Forum]
* [[Feuchtesensor]]

[[Kategorie:Sensorik]]