Archivo de la etiqueta: Sensor de Temperatura

Sonda DS18B20 con Arduino

Un sonda de temperatura muy usada con Arduino es la DS18B20, esta usa un bus de comunicación multipunto llamado one wire, lo que nos permite leer muchas sondas con una sola i/o digital.

Sonda: http://www.seeedstudio.com/depot/One-Wire-Temperature-Sensor-p-1235.html

Datasheet sensor: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf

Librería: http://playground.arduino.cc/Learning/OneWire

Última versión de la librería OneWire:

Existen librerías para la sonda DS18B20 que facilita el trabajo:

Protocolo one-wire:

Esquema de montaje. El bus 1-Wire necesita una resistencia de pull-up de 4K7, y que podemos alimentar el sensor directamente a través del pin Vdd o usar el modo “parásito” y alimentarlo con la propia línea de datos.

Para poder usar las sonda DS18B20 necesitaremos las librerías OneWire y DallasTemperature. Solo hay que buscar e instalar la librería a través del Gestor de Librerías.

Leer la sonda conectada al pin 2:

Código: https://github.com/jecrespo/Arduino-Kit-China-Guide/blob/master/12-DS18B20/12-DS18B20.ino

Más información:

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Sonda Temperatura DHT11 Arduino

Sensor de humedad y temperatura DHT11. Es lo suficientemente exacta para la mayoría de los proyectos que necesitan hacer un seguimiento de las lecturas de humedad y temperatura.

El sensor incluye un sensor de humedad capacitivo y un sensor de temperatura NTC, conectado con un microcontrolador de 8 bits de alto rendimiento.

Aplicaciones: HVAC, deshumidificador, ensayos e inspección de equipos, bienes de consumo, control automático, automóvil, registradores de datos, estaciones meteorológicas, electrodomésticos, regulador de humedad, humedad médicos y otros medición y control.

Parámetros del producto:

  • Humedad relativa:
    • Resolución: 16 bits
    • Repetibilidad: ±1% H.R.
    • Precisión: 25 ° C ± 5% hr
    • Histéresis: < ± 0.3% RH
    • Estabilidad a largo plazo: < ± 0.5% hr / año
  • Temperatura:
    • Resolución: 16 bits
    • Repetibilidad: ±0. 2 ° C
    • Precisión: 25 ° C ± 2° c
  • Características eléctricas
    • Fuente de alimentación: DC 3.5 ~5.5V
    • Corriente: medición 0.3mA
    • Espera 60μA
    • Periodo de muestreo: más de 2 segundos
  • Descripción pines:
    • VDD alimentación 3,5~5.5V DC
    • serie de datos, un solo bus
    • NC, pin vacío
    • GND tierra, la energía negativa

Datasheet y protocolo sonda DHT11: https://akizukidenshi.com/download/ds/aosong/DHT11.pdf

Conexión Arduino:

Otra vez vamos a usar una biblioteca diseñada específicamente para estos sensores que harán que nuestro código corto y fácil de escribir. Librería: https://github.com/olewolf/DHT_nonblocking

Esta librería no está en el gestor de librerías, así que habrá de descargarla e instalar manualmente

Ejecutar el sketch y ver datos: https://github.com/jecrespo/Arduino-Kit-China-Guide/blob/master/10-DHT11/DHT_nonblocking/DHT_nonblocking.ino

Otra biblioteca para esta sonda disponible en el gestor de librerías en SimpleDHT: https://github.com/winlinvip/SimpleDHT

Ejecutar el ejemplo DHT11Default de la librería SimpleDHT y ver los datos por el monitor serie.

Sensores Arduino

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas.

  • Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc.
  • Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad o un sensor capacitivo), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.

Los sensores se pueden clasificar en función de los datos de salida en:

  • Digitales
  • Analógicos

Dependiendo del tipo de sensor, deberemos conectarlo a una entrada digital o analógica.

Y dentro de los sensores digitales, estos nos pueden dar una señal digital simple con dos estados como una salida de contacto libre de tensión o una salida en bus digital. En caso que el sensor use comunicación por bus, deberemos usar algunos de los buses que implementa Arduino o usar hardware adicional que nos proporcione un interfaz entre el Arduino y el bus.

Un ejemplo de sensor analógico sería el ACS714, es un sensor de efecto hall que mide las corrientes eléctricas que pasan a través del chip y devuelve un valor en voltaje proporcional a la corriente que circula por el sensor:

Datasheet: http://www.allegromicro.com/~/Media/Files/Datasheets/ACS714-Datasheet.ashx

Como medir corriente con Arduino y un sensor ACS714: http://playground.arduino.cc/Main/CurrentSensing

Tutorial de uso del sensor ACS714: http://www.instructables.com/id/How-to-Measure-AC-Current-using-Hall-Effect-Sensor/?ALLSTEPS

Características de  los sensores

  • Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
  • Precisión: es el error de medida máximo esperado.
  • Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
  • Linealidad o correlación lineal.
  • Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada.
  • Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.
  • Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
  • Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
  • Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

Más información: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor#Caracter.C3.ADsticas_de_un_sensor

Tipos de sensores: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor#Tipos_de_sensores

IMPORTANTE: A la hora de elegir un sensor, debemos leer detenidamente las características y elegir uno que sea compatible con nuestro sistema (intensidad y voltaje) y que sea sencillo de usar o nos faciliten una librería sencilla y potente.

Catálogo de sensores:

Sensores con comunicación por bus.

Un bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una dispositivo electrónico o entre varios. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

La tendencia en los últimos años hacia el uso de buses seriales como el USB, Firewire, etc… para comunicaciones con periféricos, reemplazando los buses paralelos, a pesar de que el bus serial posee una lógica compleja (requiriendo mayor poder de cómputo que el bus paralelo) se produce a cambio de velocidades y eficacias mayores.

Arduino dispone de buses serie I2C y SPI para comunicarse con dispositivos sin necesidad de HW adicional

Bus RS485:

Más información en: http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_(inform%C3%A1tica)

Existen muchos tipos de buses de comunicaciones, algunos de ellos los implementa arduino mediante controladores HW integrados en la MCU (I2C) o mediante una librería como one wire. En otros casos es necesario un hardware adicional para adaptar la señal con un transceiver y manejar el protocolo con un controlador, por ejemplo can bus o modbus.

Sondas DHT11 y DHT22

Los sensores DHT11 o DHT22 que son ampliamente usados con Arduino, son unos pequeños dispositivos que nos permiten medir la temperatura y la humedad. A pesar que estas medidas son analógicas, estos sensores los tendremos que conectar a pines digitales, ya que la señal de salida es digital a un bus punto a punto. Llevan un pequeño microcontrolador interno para hacer el tratamiento de señal. Estos sensores han sido calibrados en laboratorios, presentan una gran fiabilidad.

Estos sensores funcionan con ciclos de operación de duración determinada. En determinados casos de aplicaciones los tiempos de lectura de los sensores puede ser determinante a la hora de elegirlo.

Parámetro DHT11 DHT22
Alimentación 3Vdc ≤ Vcc ≤ 5Vdc 3.3Vdc ≤ Vcc ≤ 6Vdc
Señal de Salida Digital Digital
Rango de medida Temperatura De 0 a 50 °C De -40°C a 80 °C
Precisión Temperatura ±2 °C <±0.5 °C
Resolución Temperatura 0.1°C 0.1°C
Rango de medida Humedad De 20% a 90% RH De 0 a 100% RH
Precisión Humedad 4% RH 2% RH
Resolución Humedad 1%RH 0.1%RH
Tiempo de sensado 1s 2s
Tamaño 12 x 15.5 x 5.5mm 14 x 18 x 5.5mm

Más información sobre la sonda DHT22: http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Temperature_and_Humidity_Sensor_Pro

Datasheet de sondas DHT22:

Este esquema explica como funciona este sensor y el protocolo de comunicación. La librería implementa el protocolo y facilita el uso de la sonda con Arduino.

Vemos como para un mismo sensor tenemos diferentes librerías con funciones y uso diferente en cada una de ellas. Cada uno de los distribuidores de estas sondas ha creado su propia librería.

Sonda DHT18B20

Otra sonda de temperatura muy usada con Arduino es la DS18B20, esta usa un bus de comunicación multipunto llamado one wire, lo que nos permite leer muchas sondas con una sola i/o digital.

Sonda: http://www.seeedstudio.com/depot/One-Wire-Temperature-Sensor-p-1235.html

Datasheet sensor: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf

Librería: http://playground.arduino.cc/Learning/OneWire

Última version de la librería: http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_OneWire.html

Protocolo one-wire:

Librería sonda DS18B20: https://github.com/RobTillaart/Arduino/tree/master/libraries/DS18B20

Otros Sensores

Ejemplos de sensores. Kits Arduino: http://www.robotshop.com/en/37-modules-sensor-kit-arduino.html

Ejemplo Sensor de Temperatura

Sensor Temperatura

Leer la sonda de temperatura TMP36 y en función de unas condiciones de temperatura encender 3 LEDS. Encender el primero al alcanzar 22 grados, el segundo a los 24 y el tercero a los 26. También que muestre por pantalla la temperatura leída por el puerto serie en Celsius si lee una C por el puerto serie o en Fahrenheit si lee una F, en cualquier otro caso que muestre el texto: “¿En que formato quieres que muestre la temperatura?”

Hacer que se pueda ver por el serial plotter la gráfica de la temperatura, imprimiendo el valor cada 5 segundos con la librería mstimer2.

Datasheet sonda: https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/TemperatureSensor.pdf

Esquema conexión (no conectar el módulo bluetooth):

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio23-Temperatura  

Histeréis

Ver el efecto de parpadeo al no poner histéresis. Añadir una histéresis de 1 grado en cada salto de temperatura para iluminar el led.

Histeresis: https://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis

Diagrama de Estados:

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio24-Temperatura_Histeresis

Sensores Arduino

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad o un sensor capacitivo), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.

Los sensores se pueden clasificar en función de los datos de salida en:

  • Digitales
  • Analógicos

Y dentro de los sensores digitales, estos nos pueden dar una señal digital simple con dos estados como una salida de contacto libre de tensión o una salida en bus digital.

Un ejemplo de sensor analógico sería el ACS714, es un sensor de efecto hall que mide las corrientes eléctricas que pasan a través del chip y devuelve un valor en voltaje proporcional a la corriente que circula por el sensor:

Datasheet: http://www.allegromicro.com/~/Media/Files/Datasheets/ACS714-Datasheet.ashx

Como medir corriente con Arduino y un sensor ACS714: http://playground.arduino.cc/Main/CurrentSensing

Tutorial de uso del sensor ACS714: http://www.instructables.com/id/How-to-Measure-AC-Current-using-Hall-Effect-Sensor/?ALLSTEPS

Características de  los sensores

  • Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
  • Precisión: es el error de medida máximo esperado.
  • Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
  • Linealidad o correlación lineal.
  • Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada.
  • Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.
  • Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
  • Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
  • Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

Más información: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor#Caracter.C3.ADsticas_de_un_sensor

Tipos de sensores: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor#Tipos_de_sensores

A la hora de elegir un sensor, debemos leer detenidamente las características y elegir uno que sea compatible con nuestro sistema (tensión y voltaje) y que sea sencillo de usar o nos faciliten una librería sencilla y potente.

Catálogo de sensores:

Interesante sensor 4 en 1 temperatura+presión+altitud+luz comunicación por I2C: http://elcajondeardu.blogspot.com.es/2016/04/review-4-sensores-en-1-modulo-medicion.html

Sensores con comunicación por bus.

Un bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una dispositivo electrónico o entre varios. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

La tendencia en los últimos años hacia el uso de buses seriales como el USB, Firewire para comunicaciones con periféricos, reemplazando los buses paralelos, a pesar de que el bus serial posee una lógica compleja (requiriendo mayor poder de cómputo que el bus paralelo) se produce a cambio de velocidades y eficacias mayores.

Arduino puede comunicarse con los buses serie I2C y SPI sin necesidad de HW adicional

Bus RS485:

Más información en: http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_(inform%C3%A1tica)

Existen muchos tipos de buses de comunicaciones, algunos de ellos los implementa arduino mediante controladores HW integrados en la MCU (I2C) o mediante una librería (one wire) y en otros casos es necesario un hardware adicional para adaptar la señal con un transceiver y manejar el protocolo con un controlador, por ejemplo can bus o modbus.

Los sensores DHT11 o DHT22 que vimos anteriormente,  son unos pequeños dispositivos que nos permiten medir la temperatura y la humedad. A diferencia de otros sensores, éstos los tendremos que conectar a pines digitales, ya que la señal de salida es digital a un bus punto a punto. Llevan un pequeño microcontrolador interno para hacer el tratamiento de señal. Estos sensores han sido calibrados en laboratorios, presentan una gran fiabilidad.

Ambos sensores funcionan con ciclos de operación de duración determinada. En determinados casos de aplicaciones los tiempos de lectura de los sensores puede ser determinante a la hora de elegirlo.

Parámetro DHT11 DHT22
Alimentación 3Vdc ≤ Vcc ≤ 5Vdc 3.3Vdc ≤ Vcc ≤ 6Vdc
Señal de Salida Digital Digital
Rango de medida Temperatura De 0 a 50 °C De -40°C a 80 °C
Precisión Temperatura ±2 °C <±0.5 °C
Resolución Temperatura 0.1°C 0.1°C
Rango de medida Humedad De 20% a 90% RH De 0 a 100% RH
Precisión Humedad 4% RH 2% RH
Resolución Humedad 1%RH 0.1%RH
Tiempo de sensado 1s 2s
Tamaño 12 x 15.5 x 5.5mm 14 x 18 x 5.5mm

Más información sobre la sonda DHT22: http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Temperature_and_Humidity_Sensor_Pro

Datasheet de sondas DHT22:

Este esquema explica como funciona este sensor y el protocolo de comunicación. La librería implementa el protocolo y facilita el uso de la sonda con Arduino.

Veamos cómo para un mismo sensor tenemos diferentes librerías con funciones y uso diferente en cada una de ellas. Cada uno de los distribuidores de estas sondas ha creado su propia librería.

Otra sonda de temperatura es la DS18B20 pero que usa un bus de comunicación multipunto one wire, lo que nos permite leer muchas sondas con una sola i/o digital.

Sonda: http://www.seeedstudio.com/depot/One-Wire-Temperature-Sensor-p-1235.html

Datasheet sensor: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf

Librería: http://playground.arduino.cc/Learning/OneWire

Última version de la librería: http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_OneWire.html

Protocolo one-wire:

Otros sensores

Sensor ultrasonico de distancia: http://hackarobot.com/how-to-use-ultrasonic-distance-sensor-with-arduino/

Sensor de presion barometrica y altura (I2C): https://www.adafruit.com/products/1603

Sensor laser distancia: http://tienda.bricogeek.com/sensores-distancia/792-escaner-laser-360-grados-rplidar.html

Reed Switch Interruptor de láminas. es un interruptor eléctrico activado por un campo magnético. Cuando los contactos están normalmente abiertos se cierran en la presencia de un campo magnético, cuando están normalmente cerrados se abren en presencia de un campo magnético.

Ejemplos de uso con Arduino:

Comprar un reed Switch: https://www.sparkfun.com/products/8642

Sensores magneto-resistivos

Los sensores magneto-resistivos (MRS) detectan el movimiento de objetos ferromagnéticos. Están disponibles con o sin sistema de reconocimiento del sentido de giro. Estos sensores se emplean como contador de revoluciones, para la detección de ruedas dentadas y para indicador de averías.

El campo de aplicación de estos sensores abarca: maquinaria de construcción, vehículos sobre carriles, grandes equipos diesel y turbinas.

Más información: http://www.automatica-elec.es/Pulso/Pu_PDF/Pu_Magneto-resistivos_tec.pdf

Magnetoresistencia: https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetorresistencia

Ejemplos comerciales: http://sensing.honeywell.es/products/magnetic-position-sensors?Ne=2308&N=3094