Temperatuurmeting met een Arduino

Ik herken je verhaal met arduino libraries, geeft vaak wel een startpunt waar je mee verder kan. Een sensor die ik zelf regelmatig gebruik is de LM92. Voor het meten van hogere temperaturen (1800°C) is een MAX31855 Module met K Type Thermocouple ook een mooie oplossing

https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/sensors-and-sensor-…

[Bericht gewijzigd door Roland van Leusden op donderdag 29 september 2016 23:05:08 (16%)

volts = sensorValue * 0.001042;

Blijkbaar is je referentie spanning 1.067 Volt.
Dit kun je ook in je code vastleggen door:

volts = sensorValue * (1.067 / 1024);

Dat heeft hetzelfde effect. Het zijn constanten, dus dan rekent de compiler de waarde uit en gebruikt 0.001042 in de code. Voordeel is dan wel dat je zelf later nog kunt zien waar dat getal vandaan komt.

Hi deKees,

Ik heb het juist omgezet, zodat er dan minder gerekend hoeft te worden door de processor en omdat de waarden verder wat dit betreft vast liggen. ?
In deze proefschakeling niet zo van belang, maar pas graag wat ik geleerd heb regelmatig toe om het niet te vergeten.

Als nodig, kan ik het in de opmerkingen boven in de code setten.
Ben verder ook aan het leren de variabelen duidelijk te benoemen.
Daar was ik vandaag mee begonnen omdat ik vier temp sensoren in deze proefschakeling/code heb.
In de voorbeeldcode van sommige sensoren kwam meerdere keren temp en temperature voor, dat werd natuurlijk een chaos ?

Ook het boek waar ik regelmatig in lees, wordt aangegeven dit te doen, zodat je in de code aan de naam van de variabele goed kan afleiden wat de functie/toepassing is.

Het is net als met de analoge electronica, kijken waar de grenzen liggen, soms tijdens het testen het te goed maken en als het werkt, opschonen tot een compact geheel dat nog aan je eisen voldoet.

Roland,
Een leuk IC die LM92, ik zal er wat van bestellen.
Het leuke is dat je altijd de temperatuur op kan vragen ondanks dat hij net met een meting bezig is.
Als nadeel is, dat je maar ongeveer 1 nieuwe meting per seconde krijgt.
Dat maakt hem b.v. ongeschikt voor een aantal oven toepassingen voor mij.
Verder net als de 18D20 0,065C resolutie, wat netjes is.
En geen TO92 behuizing, maar wat natuurlijk ook niet kan met een i2c IC.

Gegroet,
Bram

Op 30 september 2016 01:10:23 schreef blackdog:
Ik heb het juist omgezet, zodat er dan minder gerekend hoeft te worden door de processor en omdat de waarden verder wat dit betreft vast liggen.

Wat dekees probeert te zeggen (en ik ook weer) is dat die (1.067 / 1024) NIET door de arduino maar door jou PC gaat worden uitgerekend. Die 1.067 / 1024 is een constante uitdrukking en wordt uitgerekend tot .0010419 en DIE constante gaat je binary in. Niet de 1.067 en 1024. (Hmm. De optimalisatie: float.exponent -= 10; vind ie niet voor de deling door 1024. )

Bram, als je me je adres mailed, stuur ik je een MCP9700 om te testen (als je dat leuk vind). (je mag SOT23 of TO92 kiezen, maar ik gok dat je voor TO92 kiest).

Hi Rogier,

Hartelijk dank voor je aanbod, dit wordt gewardeerd, maar de MCP9700 is hier ruim voorradig.
Zie het plaatje hieronder, er liggen meerdere typen in een vakje, omdat ik te weinig sorteerdozen had, dit is niet echt efficient...
Deze collectie is anwezig i.v.m. mijn vele frutten met oventjes.

De eerste opmerking van dKees en nu die van jouw, vind ik eigenlijk nog belangrijker...
Dus de formules die je in de code zet, worden door de compiler al uitgerekend als dit al mogelijk is?
Als dit waar is, dan is mijn actie verspilde moeite en levert minder goed leesbare code op

Gegroet,
Blackdog

Zolang de compiler weet wat de getallen zijn, en de getallen liggen vast, dan rekent de compiler alles uit en komt alleen het eindresultaat in de arduino terecht.

Dus hier moet de arduino gaan rekenen, want de getallen staan in variabelen:

  float  Vref = 1.067;
  int    Resolution = 1024;
  float  Scaling = Vref/Resolution; //< Arduino gaat rekenen.
  Volt = SensorValue * Scaling;     //< Arduino gaat rekenen.

Maar als je de getallen als constant declareert dan rekent de compiler alles uit. Alleen de laatste vermenigvuldiging is voor de Arduino want SensorValue is een variabele.
Bijvoorbeeld:

  const float  Vref = 1.067;      //< Geeft niks in de arduino
  const int    Resolution = 1024; //< Ook niks in Arduino
  const float  Scaling = Vref/Resolution; //< Ook niks in arduino
  Volt = SensorValue * Scaling;   //< Arduino gaat rekenen met Scaling = 0.001042

Hi deKees, rew,

Duidelijke uitleg, mijn dank.
Ik heb deze week en vorige week gelezen over de "const" functie,
en met deze uitleg zal ik het nu gaan toepassen.
Ook in de stukjes code die ik gepikt heb

Trouwens, de TSIC 506F en de SMT172 zijn beide de nieuwste generatie temperatuur sensoren die met PWM werken.
Het voordeel is ondermeer een hoge nauwkeurigheid en snelle conversie.

Voor mijn oven projectje heb ik meerdere typen sensoren nodig, afhankelijk van de toepassing in deze oven, zijn andere eigenschappen belangrijk.

Voor de binnenste oven wil ik lange termijn de temperatuur meten, dit is niet gekoppeld aan de sensor die de oven op temperatuur houd.
De sensor die te temperatuur op 42C gaat houden is een PT100 van hoge kwaliteit of een zeer goede NTC.
Bij de duurdere NTC weerstanden die ik hier heb, wordt jammer genoeg de lange termijn stabiliteit slecht gespecificeert.
Wat denken jullie van een NTC die 15 euro kost en dat er dan wordt opgegeven: "lange temijn stabiliteit 1%" je kan en net zo goed "broodje kaas" neer zetten!

Ik weet van b.v. de HP ovens, dat daar ook met NTC weerstanden wordt gewerkt en die zeer stabiel zijn.
Met een Arduino kan ik nog direct een NTC meten maar bij een PT100 kan dit niet zonder extra electronica.
Dit staat er trouwens bij een goede PT100 sensor, en dan zo'n klein keramieke plaatje: Stability: ±0.05% dit lijkt echt beter dan de 1% van hierboven.
Maar als dit niet verder gespecificeert wordt, is het weer een ander soort broodje kaas

Dus, ik heb een sensor nodig die zeer stabiel is en klein, omdat hij in de wand van mijn oven komt voor het op 42C houden van de oven.
En dan heb ik ook een sensor nodig die ik met een microcontroler kan uitlezen en kan loggen om te zien hoe goed de temperatuur regeling is van deze oven.

Dan zijn we er nog niet, er is ook een buiten oven en de schakeling die de oven "snel" naar de gewenste temperatuur moet brengen (pre heath),
met in verhouding veel vermogen (begrenst op 15-Watt per oven) als de buiten oven in balans is verbruikt deze ongeveer 3-Watt, afhankelijk van de isolatie.
Komt de oven vanuit koude start ongeveer 2C beneden de eindtemperatuur, dan wordt de "pre heath" afgeschakeld en gaat de precisie regeling zijn werk doen.

Voor de buiten oven wil ik dan gaan testen om de microcontroler dit helemaal te laten regelen, zowel de "pre heath" als ook de precisie regeling.
Dit steld weer andere eisen aan de sensoren, de 18D20 is in de 12 bit mode nauwkeurig genoeg maar ook te traag.
Ik had al eerder aangegeven dat de snelheid van de sensoren niet bepalend mogen zijn voor de regel loop.
Neem b.v. de sensor die Roland voorstelde dat was de LM92, het is een leuke i2c sensor maar heeft natuurlijk goede en slechte kanten.
Je kan altijd direct de temperatuur opvragen maar de conversie tijd kan tot 1 Seconde oplopen.
Iedere keer dat je de temperatuur hebt opgevraagt start hij opniew de conversie,
binnen 1S weer de temperatuur opvragen, betekend dat je nooit weet wat de echte temperatuur is

Ik denk dus dat ik voor de buitenoven een lineaire sensor ga hebruiken met de ADC van de microcontroler.
Gisteren heb ik nog wat zitten lezen over "oversampling" en middeling voor de Arduino.
Hierdoor kan ik één a twee bitjes meer uit de Arduino persen, als ik mijn sensoren niet te ruisarm maak zoals met de RC comby die voor de analoge ingang van de Arduino zit.
De sensor moet juist ruisen anders werkt de oversampeling niet
Natuurlijk heb ik hier ook AD conversters liggen die meer zijn dan de 10 bit van de meeste microcontrolers,
maar ik wil zo min mogelijk extra electronica.
Nog mooier is gewoon een Teensy te gebruiken, deze zijn ondertussen ook binnen gekomen en de AD converters hiervan zijn een stuk beter dan die van de Arduino.
Voor enkel oventjes is de 20 Euro van deze microcontroler geen probleem t.o.v de 2 Euro van een kloon Arduino.

Zoals het nu misschien wel duidelijk is, gebruik ik meerdere sensoren die aan verschillende kwaliteits eisen moeten woldoen.
Het is knap lastig goede beslissingen te nemen als sommige specificaties van de makers van deze sensoren drijfzand zijn...

Wat komt er in de ovens
Verouderde spannings referenties.
Deze referenties zitten op ongeveer 0,5 tot 1PPM/C gevoeligheid voor de omgevings temperatuur.
Een middelmatige oven is reeds voldoende om dit voor normale LAB temperatuur variaties (15 tot 30C) weg te regelen.
De ruis van de referenties wordt/is hier meestal dominant 0,001 tot 1Hz. of zelfs nog lager in frequentie,
hier is documentatie over maar gaat voor hier te ver.
Maar er zijn nog meer onderdelen die temperatuur gevoelig zijn, zoals de weerstanden en ook de opamp die ik toepas.
De binnen oven moet luchtdicht/vochtdicht worden en dit ook allemaal gemeten met sensoren en dat wil ik ook allemaal loggen.

Gegroet,
Blackdog

Op 1 oktober 2016 12:32:00 schreef blackdog:
De sensor moet juist ruisen anders werkt de oversampeling niet

De ruis in de metingen van een arduino zijn ook als IK m'n best doe om zo min mogelijk ruis te krijgen al voldoende om het oversamplen te laten werken. Anders gezegd: ik heb nog nooit ruis hoeven toevoegen. Ga er van uit dat de ADC zelf al voldoende "ruist".