Завдання для дистанційного навчання: Датчик температури LM35. Перемикач нахилу

Ще один корисний прилад, який часто використовується у сучасних пристроях – це датчик температури. Навіть у вашому комп'ютері є відразу кілька датчиків температури, за допомогою яких система стежить за перегріванням ключових компонентів - процесора, відеокарти, блоку живлення та інших вузлів. Найпопулярніший же приклад використання датчика температури будинку - термостат. Цей пристрій постійно стежить за температурою повітря і регулює подачу енергії в систему опалення. Суміжний приклад – казан для нагрівання води.

У нашому уроці ми використовуємо датчик TMP35. Замість нього можна використовувати будь-який інший схожий датчик: TMP35, TMP37, LM35, LM335 та подібні. Виглядає датчик як звичайний транзистор:

Можна легко сплутати, тому рекомендую завжди уважно читати маркування на таких пристроях (та й взагалі спочатку завжди читайте, потім підключайте :). Саме цей датчик має такі характеристики:

напруга живлення: від 2,7 до 5,5;
похибка: 2 градуси;
температура, що вимірюється: від 10°C до 125°C
споживаний струм: 50 мкА.
Підключення
Датчик TMP35 має три виводи (три ноги). Якщо подивитися на датчик з боку цих висновків та зрізом вгору, як показано на малюнку,
то ліворуч буде позитивний контакт живлення (+2.7 - 5.5В),
по центру - вихід на контролер,
і праворуч - негативний контакт живлення (земля).
Датчик аналоговий, а значить, на його виході ми маємо не 0 або 1, а напругу в діапазоні від 0 до 5 вольт. Отже, ми повинні згадати розділ про аналого-цифрове перетворення (АЦП) сигналів Arduino . Маючи на увазі, що у Ардуїно Уно є шість аналогових входів (A0-A5), підключаємо наш датчик за наступною схемою:
ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД МАКЕТУ
ПРИНЦИПОВА СХЕМА
Ось так має виглядати зібрана схема.
Програма
Підключивши датчик температури до Ардуїна, починаємо писати програму. Перше, що ми зробимо, це виведемо необроблений сигнал з аналогового входу в послідовний порт, щоб просто зрозуміти, як змінюється значення на вході A0. Нам знадобиться проста програма:
```
int raw = 0;
float temp = 0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode( A0, INPUT );
}

void loop() {
    raw = analogRead(A0);
    temp = ( raw/1023.0 )*5.0*1000/10;
    Serial.println(temp);
    delay(1000); 
}
```
Увага, математика! У програмі можна побачити вираз:
```
temp = (сирий/1023,0)*5,0*1000/10;
```
Воно необхідно для того, щоб перетворити аналоговий сигнал датчика на градуси Цельсія. Справа тут ось у чому. Всі аналогові датчики мають важливу характеристику відношення кількості вольт до одиниці вимірюваної величини. Наприклад, у специфікації до нашого датчика tmp35 написано, що кожен градус вимірюваної температури відповідає 10 мілівольтам напруги на виході. Виходячи з цих міркувань, прочитане за допомогою analogRead значення ми спочатку перетворимо до кількості Вольт:
```
 вольти = (значення АЦП/1023) * 5
```
Така процедура називається нормуванням. Тут 1023 - максимальне значення, яке може повернути нам 10-бітний АЦП, вбудований в Ардуїно Уно.
5 - робоча напруга АЦП.
Потім перетворимо ці вольти на градуси Цельсія:
```
градуси = (вольти * 1000)/10
```
Перетворюємо вольти на мілівольти (*1000), і ділимо на 10 (те саме число зі специфікації!).
Загалом, навіть якщо нічого не зрозуміло, завантажуємо програму на Ардуїно та спостерігаємо за температурою навколишнього повітря. Наприклад, у нас у лабораторії датчик оцінив температуру наступним чином:
Цілком собі правдиве значення. А тепер піднесемо прилад до відкритого вікна (на вулиці зима -10 ° C):
Працює! Датчик негайно реєструє зниження температури.
Робимо термостат
Тепер додамо в програму якусь дію, яка буде здійснюватися якщо температура впаде нижче за заданий нами поріг. Нехай цей поріг дорівнюватиме 15°C. Найпростіше, що ми можемо зробити, - це запалювати на Ардуїно штатний світлодіод #13. Виходить така ось програма:
```
int raw = 0;
float temp = 0;

void setup() {
    pinMode( A0, INPUT );
}

void loop() {
    raw = analogRead(A0);
    temp = ( raw/1023.0 )*5.0*1000/10;
    if (temp < 15)
        digitalWrite(13, HIGH);
    else
        digitalWrite(13, LOW);
    delay(1000); 
}
```
Хтось забув закрити вікно – температура різко опустилася нижче 15 – світлодіод запалюється. Закриваємо вікно, активно дихаємо - світлодіод гасне. А тепер уявіть, що ви запалюєте світлодіод, а подаєте сигнал на реле, яке включає обігрівач в кімнаті. Виходить готовий термостат!
Небагато змінивши програму можна відслідковувати не зниження, а перевищення заданого рівня. Наприклад, зручно буде стежити за температурою всередині, скажімо, серверною, і при збільшенні температури до 40 градусів включати витяжку!