OPENBOOK开源杂志2014第七期之Arduino温度测量篇

在本篇文章中，我们将会深入探讨Arduino平台下温度测量的基本原理和实践应用。主题聚焦于Arduino温度传感器的使用，这些传感器包括热敏电阻、LM35温度传感器、DS18B20、DHT11以及热电偶。文章旨在帮助读者理解各种传感器的特性和工作原理，并通过具体的编程示例来学习如何利用Arduino实现精确的温度测量。 文章介绍了热敏电阻（Thermistor）的基本概念。热敏电阻是一种半导体传感器，其电阻值会随着温度的变化而发生改变。它们根据温度系数的不同，可分为正温度系数热敏电阻（PTC）、负温度系数热敏电阻（NTC）和临界负温度系数热敏电阻（CTR）。每种类型因其不同的特性而在不同领域有着广泛的应用，例如PTC通常用于加热和过热保护，而NTC则广泛应用于温度测量和补偿。 NTC热敏电阻特别适用于Arduino温度测量，因为它具有高灵敏度、体积小、响应速度快和成本低廉的优点。NTC热敏电阻的温度范围很广，一般从-60℃到+300℃不等，并且可以与精密电阻结合来扩大其测量温度范围。文章详细描述了NTC的物理特性和测量原理，并提出了如何通过串联电阻法和惠斯登电桥法来测量NTC的电阻值。 接着，文章通过实际的硬件连接图和程序代码示例，展示了如何将Arduino与NTC热敏电阻结合，进行温度测量。程序设计中，使用模拟输入端口读取电压值，并通过数学公式转换为热敏电阻的阻值，最后计算出温度值。这个过程涉及到模数转换以及利用数学库函数进行对数运算。 此外，文章也对LM35这种模拟温度传感器进行了介绍。LM35由美国国家半导体生产，能够提供一个与温度成线性关系的电压输出。LM35输出的电压每增加10mV，代表温度增加1℃，使得其输出与温度直接相关，便于读取和转换。 文章还提及了DS18B20和DHT11这两种数字式温度传感器。DS18B20是一种数字温度传感器，它能够提供9位至12位的摄氏温度测量值。而DHT11则是一种含有已校准数字信号输出的温湿度传感器。这两种传感器都使用一条数据线与Arduino进行通信，因此它们的使用简化了硬件连接，但需要特定的库文件来与Arduino进行通信。 文章简要介绍了热电偶传感器，这种传感器通常用于高精度和高温的工业应用中。热电偶的工作原理基于塞贝克效应，即两种不同金属连接在一起时，如果两接点温度不同，则会产生电压差。 这篇文章详细介绍了Arduino温度测量的不同传感器类型，并针对每种传感器提供了实际的使用案例和程序代码。通过阅读本篇文章，读者可以获得关于温度测量原理及在Arduino平台上如何应用这些传感器的深入理解，并能够根据自己的项目需求选择合适的温度传感器进行设计和开发。