Arduino ist eine offene Mikrocontroller-Programmierplattform, die in DIY-Projekten weit verbreitet ist. Eine der beliebtesten und einfachsten Möglichkeiten, die Funktionalität von Arduino zu erweitern, ist die Erstellung eigener Sensoren. In diesem Artikel betrachten wir, wie man einen Temperatursensor für Arduino mit eigenen Händen herstellt.
Um einen Temperatursensor zu erstellen, benötigen wir mehrere Komponenten: einen Arduino (jedes Modell), einen DS18B20-Temperatursensor, einen 4.7-kΩ-Widerstand, Drähte und Lötgeräte. Der Temperatursensor DS18B20 ist eine der beliebtesten und erschwinglichsten Komponenten für die Temperaturmessung in Arduino-basierten Projekten.
Es ist wichtig zu beachten, dass die DS18B20 über eine digitale Schnittstelle verfügt und daher ohne zusätzliche analoge Komponenten direkt mit dem Arduino arbeiten kann.
Zuerst bereiten wir ein Verbindungsschema vor. Verbinden wir die DS18B20 wie folgt mit dem Arduino: Wir verbinden einen der Sensoranschlüsse mit dem Arduino–GND, den anderen mit dem VCC. Der Sensorausgang wird an den digitalen Stift am Arduino angeschlossen (z. B. 2). Schließen Sie neben dem Sensorausgang einen 4.7-kΩ-Widerstand an den VCC an. Somit ist der Anschlussplan des Temperatursensors fertig.
Benötigte Materialien zum Erstellen eines Temperatursensors
Um einen Arduino-basierten Temperatursensor zu erstellen, benötigen wir die folgenden Materialien:
1. Arduino-Board - die Hauptkomponente des Projekts. Sie können jedes verfügbare Arduino-Modell wie Arduino Uno, Arduino Nano usw. verwenden, um einen Temperatursensor zu erstellen.
2. Temperaturfühler Typ DS18B20 - dieser Sensor ist der beliebteste und bequemste für die Temperaturmessung mit Arduino. Es hat eine hohe Genauigkeit und kann digital betrieben werden.
3. Widerstand 4,7 kOhm - zum Anschließen des Temperatursensors ist ein externer Widerstand erforderlich. Der Widerstand von 4.7kΩ ist die gebräuchlichste Wahl.
4. Draht - benötigt, um alle Komponenten zu verbinden. Es wird empfohlen, Leitungen mit einer maximalen Länge von 20 bis 30 cm zu verwenden, um Verzerrungen im Signal zu vermeiden.
5. Ungestörte Klemmen (optional) - um die Verbindung des Temperatursensors mit dem Medium zu vereinfachen, können Sie keine störenden Klemmen verwenden.
Zu diesem Zeitpunkt sind nur Komponentenbeschreibungen vorhanden. In den folgenden Abschnitten werden detaillierte Anweisungen zum Anschließen und Programmieren eines Temperatursensors an einen Arduino erörtert.
Anleitung zum Anschließen des Temperatursensors an den Arduino
Um die Temperatur mit einem Arduino zu messen und anzuzeigen, benötigen Sie einen Temperatursensor vom Typ DS18B20 und grundlegende Arduino-Kenntnisse. Hier ist eine schrittweise Anleitung zum Anschließen des Temperatursensors an den Arduino:
- Bereiten Sie die notwendigen Komponenten vor: Arduino, Temperatursensor DS18B20, Widerstand 4.7 kΩ, Anschlussleitungen.
- Verbinden Sie den Temperatursensor wie folgt mit dem Arduino:
- Schließen Sie die 3 Kontakte des Temperatursensors an den Arduino an: VCC an 5V, GND an GND und DATA an den Arduino-Digitalstift 2.
- Setzen Sie den Widerstand zwischen dem VCC-Kontakt und dem DATA-Kontakt des Temperatursensors ein.
- Verbinden Sie den Arduino mit einem USB-Kabel mit dem Computer und starten Sie die Arduino IDE.
- Laden Sie die OneWire-Bibliothek herunter und installieren Sie sie, um den Temperatursensor mit dem Arduino zu verbinden.
- Erstellen Sie ein neues Projekt in der Arduino IDE und aktivieren Sie die OneWire-Bibliothek.
- Schreiben Sie einen Code, um den Temperatursensor zu initialisieren und die Daten von ihm abzurufen.
- Erstellen Sie ein OneWire-Objekt, indem Sie die Pin angeben, mit der der Sensor verbunden ist.
- Verwenden Sie OneWire-Bibliotheksfunktionen wie search(), reset(), write() und read(), um mit dem Sensor zu arbeiten.
- Lesen Sie die Daten vom Sensor und geben Sie sie an die serielle Schnittstelle oder den Bildschirm aus.
- Laden Sie den Code auf Arduino herunter und überprüfen Sie, ob er funktioniert.
Nachdem Sie den Temperatursensor nun erfolgreich mit dem Arduino verbunden und den Programmcode geschrieben haben, können Sie die aktuelle Temperatur mit dem Arduino messen und anzeigen.
Beschreibung der benötigten Bibliotheken
Um mit dem Temperatursensor zu arbeiten, müssen mehrere Bibliotheken auf dem Arduino installiert werden. Im Folgenden finden Sie eine Liste der benötigten Bibliotheken und eine kurze Beschreibung:
| Die Bibliothek | Die Beschreibung |
|---|---|
| Adafruit Sensor | Eine Bibliothek, die Werkzeuge für die Arbeit mit verschiedenen Sensoren, einschließlich Temperatursensoren, bereitstellt. |
| Adafruit TMP007 | Bibliothek für die Arbeit mit dem Temperatursensor TMP007 von Adafruit. Stellt Methoden zum Abrufen von Daten vom Sensor bereit. |
| DallasTemperature | Eine Bibliothek, die für die Arbeit mit 1-Wire-Temperatursensoren von Dallas Semiconductor entwickelt wurde. Ermöglicht das Abrufen und Verwalten von Sensordaten. |
| OneWire | Bibliothek für die Arbeit mit dem 1-Wire-Protokoll. Wird für die Kommunikation mit 1-Wire-Temperatursensoren verwendet. |
Bevor Sie diese Bibliotheken verwenden, müssen Sie sie in der Arduino IDE installieren. Befolgen Sie dazu die Anweisungen auf der offiziellen Arduino-Website oder verwenden Sie den Bibliotheksmanager.
Ein Programm zur Temperaturmessung mit Arduino erstellen
Um die Temperatur mit Arduino zu messen, müssen Sie ein spezielles Programm erstellen, das die Daten des Temperatursensors liest und die empfangenen Werte auf dem Bildschirm anzeigt. In dieser Anleitung werden wir diesen Prozess untersuchen.
Zuerst müssen Sie den Temperatursensor an die Arduino-Platine anschließen. Verbinden Sie dazu die Kontakte des Sensors mit den entsprechenden Pins der Platine. Normalerweise haben Temperatursensoren drei Kontakte: VCC, GND und OUT. Der VCC-Pin wird an den 5V–Stromanschluss auf der Arduino–Platine angeschlossen, der GND-Pin an den GND-Erdungsstift auf der Platine und der OUT-Pin an einen der digitalen Eingänge der Platine, z. B. an den D2-Pin.
Nachdem Sie den Sensor erfolgreich an die Platine angeschlossen haben, können Sie mit dem Schreiben des Programms beginnen. Dazu erstellen wir in der Arduino IDE-Programmierumgebung ein neues Projekt.
Als nächstes fügen wir zu Beginn des Programms einen Bibliotheksaufruf hinzu, um mit dem Temperatursensor zu arbeiten:
Geben Sie dann die PIN an, mit der der Ausgang des Temperatursensors verbunden ist:
#define ONE_WIRE_BUS 2
Als nächstes initialisieren wir eine Instanz des OneWire-Objekts, das die Interaktion mit dem Sensor ermöglicht:
Wir initialisieren auch eine Instanz des DallasTemperature-Objekts, um mit einem bestimmten Sensor zu arbeiten:
In der Funktion setup() stellen wir eine Verbindung zum Sensor her:
Und in der Funktion loop () lesen und geben wir die Temperatur aus:
Nachdem Sie das Programm geschrieben haben, können Sie es auf das Arduino-Board herunterladen und ausführen. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden die aktuellen vom Sensor abgelesenen Temperaturwerte auf dem Monitor des an den Arduino angeschlossenen Anschlusses angezeigt.
Auf diese Weise können Sie ein Programm zur Temperaturmessung mit Arduino und anderen Temperatursensoren erstellen. Es genügt, den Sensor richtig an die Arduino-Platine anzuschließen und das Programm an seine Spezifikation anzupassen.
Anschlussplan des Temperatursensors
Um einen Temperatursensor mit einem Arduino zu verbinden, benötigen Sie die folgenden Komponenten:
| Komponente | Arduino-Pin |
|---|---|
| Temperaturfühler LM35 | A0 |
| Widerstand 10K Ohm | 5V |
| GND |
Der Anschluss des Temperatursensors an den Arduino erfolgt wie folgt:
1. Verbinden Sie Pin LM35 mit Pin A0 am Arduino.
2. Schließen Sie ein Ende des 10K Ohm-Widerstands an 5V am Arduino an.
3. Verbinden Sie das andere Ende des Widerstands mit dem GND am Arduino.
Nachdem Sie den Temperatursensor gemäß dem angegebenen Schema angeschlossen haben, können Sie damit beginnen, die Temperatur in Ihrem Arduino-Projekt zu messen.
