Capteurs - Température

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[Mise à jour le 22/10/2019]

La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement.

En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en physique statistique).

La température est une variable importante dans d’autres disciplines : météorologie et climatologie, médecine, et chimie.

Ressource à consulter sur Wikiversité : Capteur de température

Tableau comparatif des capteurs Groove
- Fichier Excel à télécharger ici

Résistance électrique dont la valeur varie rapidement en fonction de la température.

CTN

Les CTN (Coefficient de Température Négatif, en anglais NTC, Negative Temperature Coefficient) sont des thermistances dont la résistance diminue de façon uniforme quand la température augmente. Leur modèle est donné ci-dessous.

CTP

Les CTP (Coefficient de Température Positif, en anglais PTC, Positive Temperature Coefficient) sont des thermistances dont la résistance augmente avec la température. On distingue les thermorésistances (augmentation continue et régulière de la résistance avec la température, voir ci-dessus) des CTP dont la valeur augmente fortement avec la température dans une plage de température limitée (typiquement entre 0 °C et 100 °C).

Source : wiki

Ce capteur de température compatible Grove à CTN NCP18WF104F03RC délivre un signal analogique de 0 à 5 Vcc en fonction de la température mesurée.

Distributeur : Gotronic

Caractéristiques
- Alimentation: 5 Vcc
- Plage de mesure: -40 à +125 °C
- Précision: 1,5 °C
- Dimensions: 20 x 20 x 13 mm

Modèle
- Fichier Acrobat Reader à télécharger ici

Aide pour la simulation de la chaîne de mesure
- Les équations de la chaîne de mesure sont téléchargeables ici
- Le modèle à simuler est téléchargeable ici

Bibliothèques à installer dans l'IDE : aucune

Connexion à un shield Tinkerkit v2 monté sur une Arduino Uno.

Un premier exemple pour tester le capteur
- Traitement à réaliser : T=f(N)

Le projet pour l'IDE VSCode de l'exemple ci-dessus est téléchargeable : A venir

Distributeur : Gotronic

Caractéristiques
- Résistance à 25°C : 10 kΩ
- Puissance: 0.25 W.
- Tolérance: ±10%.
- B=4300.

Documentation
- Fichier Acrobat Reader à télécharger ici

Modèle
- Résistance à 25°C : 10 kΩ
- B=4300.
- Tolérance: ±10%.

Aide pour la simulation de la chaîne de mesure
- Les équations de la chaîne de mesure sont téléchargeables ici
- Le modèle à simuler est téléchargeable ici

Bibliothèques à installer dans l'IDE : aucune

Connexion à un shield Tinkerkit v2 monté sur une Arduino Uno.

Un premier exemple pour tester le capteur
- Traitement à réaliser : T=f(N)

ctn.cpp

/*
Mesure de la température ambiante avec une CTN
Bibliothèque math.h : https://www.arduino.cc/en/math/h
*/
// Constantes
//------------------------------------------------------
// CTN
const int Beta = 4300;   // Kelvin
const float T0 = 298.15; // Kelvin (25°C)
const int R0 = 10000;    // Résistance du capteur à 25°C
// Diviseur de tension
const int Vcc = 5;    // Volt
const int R1 = 12000; // Ohm
// CAN
const int n = 10;
const int VPE = 5;
 
// Variables
//------------------------------------------------------
int CTN = A0;             // La CTN et son conditionneur sont connectés sur la broche A0
int N = 0;                // Image de la température, sortie du CAN
double temperature = 0.0; // Résultat du calcul de la température : temperature=f(N)
// Coefficient du CAN
float kcan = pow(2, n) / VPE;
// Coefficients utilisés pour simplifier le calcul de la température
// k0, a
double k0 = kcan * Vcc * R1;
double a = R0 / exp(Beta / T0);
// k1, k2
double k1 = k0 / a;
double k2 = R1 / a;
//------------------------------------------------------
void setup()
{
    Serial.begin(9600); // Fenêtre "serial" pour la mise au point
}
//------------------------------------------------------
void loop()
{
    N = analogRead(CTN);
    temperature = Beta / log((k1 / N) - k2) - 273.15;
    Serial.println(temperature);
}

Le projet pour l'IDE VSCode de l'exemple ci-dessus est téléchargeable : ici

Ressource : wiki

Source : wiki

Capteur de température intégré.

Distributeur : Gotronic

Caractéristiques
- Alimentation : 4 à 30 V
- Plage de mesure : -55 / +150°C
- Sensibilité : 10mV/°C
- Précision : +/-0,5°C (à 25°C)
- Boîtier : TO92

Documentation
- Fichier Acrobat Reader à télécharger ici

Modèle
- Sensibilité : 10mV/°C

Aide pour la simulation de la chaîne de mesure
- Les équations de la chaîne de mesure sont téléchargeables A venir
- Le modèle à simuler est téléchargeable ici

Bibliothèques à installer dans l'IDE : aucune

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Un premier exemple pour tester le capteur

lm35.cpp

void setup()
{
    Serial.begin(9600); // Débit binaire : 9600 bps
}
 
void loop()
{ 
    uint16_t N;
    double temperature;
    // Lecture
    N=analogRead(A0);//LM35 connecté à Analog 0
    // Traitement
    temperature = (double) N * (5/10.24); 
    // Ecriture
    Serial.print("Température:"); // Affiche la température sur le moniteur
    Serial.print(temperature);
    Serial.println("C");
    delay(1000);
}

Le projet pour l'IDE VSCode de l'exemple ci-dessus est téléchargeable ici

Pour aller plus loin : Mesurer une température négative (Télécharger)

Capteur de température Velleman basé sur un amplificateur MCP6L01T-E / LT permettant de mesurer la température entre -50 et 150 °C. Il communique avec un microcontrôleur type Arduino ou compatible via une liaison analogique.

Distributeur : Gotronic

Caractéristiques
- Alimentation: 5 Vcc
- Plage de mesure: -50 à +150 °C
- Sensibilité: 21 mV/°C
- Précision: 0,4 °C
- Dimensions: 22 x 22 x 5 mm

Documentation
- Fichier Acrobat Reader à télécharger ici

Modèle A venir

Aide pour la simulation de la chaîne de mesure
- Les équations de la chaîne de mesure sont téléchargeables A venir
- Le modèle à simuler est téléchargeable A venir

Bibliothèques à installer dans l'IDE : aucune

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Un premier exemple pour tester le capteur : A venir

Le projet pour l'IDE VSCode de l'exemple ci-dessus est téléchargeable : A venir

Source : wiki

Ce module capteur de température IR sans contact est basé sur un MLX90614 et comporte un convertisseur analogique-numérique et un DSP (Digital Signal Processor) pour des résultats fiables et précis.

Distributeur : Gotronic

Caractéristiques
- Alimentation: 3,3 à 5 Vcc
- Consommation: 1,2 mA
- Plage de mesure: -70 à 382 °C
- Résolution: 0.01 °C
- Interface: I2C
- Dimensions: 32 x 18 mm

Documentation
- Fichier Acrobat Reader à télécharger ici

Bibliothèques à installer dans l'IDE

Connexion à un shield Tinkerkit v2 monté sur une Arduino Uno

Un premier exemple pour tester le capteur

mlx90614.cpp

/*************************************************** 
  This is a library example for the MLX90614 Temp Sensor
 
  Designed specifically to work with the MLX90614 sensors in the
  adafruit shop
  ----> https://www.adafruit.com/products/1748
  ----> https://www.adafruit.com/products/1749
 
  These sensors use I2C to communicate, 2 pins are required to  
  interface
  Adafruit invests time and resources providing this open source code, 
  please support Adafruit and open-source hardware by purchasing 
  products from Adafruit!
 
  Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries.  
  BSD license, all text above must be included in any redistribution
 ****************************************************/
 
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
 
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
 
  Serial.println("Adafruit MLX90614 test");  
 
  mlx.begin();  
}
 
void loop() {
  Serial.print("Ambient = "); Serial.print(mlx.readAmbientTempC()); 
  Serial.print("*C\tObject = "); Serial.print(mlx.readObjectTempC()); Serial.println("*C");
  Serial.print("Ambient = "); Serial.print(mlx.readAmbientTempF()); 
  Serial.print("*F\tObject = "); Serial.print(mlx.readObjectTempF()); Serial.println("*F");
 
  Serial.println();
  delay(500);
}

Source : wiki

Le TMP102 est capable de lire des températures avec une résolution de 0,0625 °C et une précision allant jusqu'à 0,5 °C. La sortie possède des résistances intégrées de 4,7kΩ pour les communications I2C et fonctionne de 1,4V à 3,6V. La communication I2C utilise une signalisation à drain ouvert, il n’est donc pas nécessaire d’utiliser le décalage de niveau.

Distributeur : Mouser

Caractéristiques
- Alimentation: 1,4 à 3,6 Vcc
- Consommation: 10 µA maxi (1 µA en veille)
- Plage de mesure: -40 °C à +125 °C
- Précision: 0,5 °C (de -25 °C à +85 °C)
- Résolution: 12bits, 0,0625 °C
- Interface série 2 fils (I2C)
- Dimensions: 16 x 16 mm