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5.10 Détection de la température

Un thermistor est un capteur de température qui présente une forte dépendance à la température. Il peut être classé en deux types : Coefficient de Température Négatif (NTC) et Coefficient de Température Positif (PTC). La résistance d’un thermistor NTC diminue avec l’augmentation de la température, tandis que celle d’un thermistor PTC augmente avec l’augmentation de la température.

Dans ce projet, nous utiliserons un thermistor NTC. En connectant le thermistor NTC à une broche d’entrée analogique du microcontrôleur ESP32, nous pouvons mesurer sa résistance, qui est directement proportionnelle à la température.

En intégrant le thermistor NTC et en effectuant les calculs nécessaires, nous pouvons mesurer avec précision la température et l’afficher sur le module I2C LCD1602. Ce projet permet une surveillance en temps réel de la température et offre une interface visuelle pour l’affichage de la température.

Composants nécessaires

Dans ce projet, nous aurons besoin des composants suivants.

Il est certainement pratique d’acheter un kit complet, voici le lien :

Nom

ARTICLES DANS CE KIT

LIEN

Kit de démarrage ESP32

320+

ESP32 Starter Kit

Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci-dessous.

INTRODUCTION DES COMPOSANTS

LIEN D’ACHAT

ESP32 carte

Acheter

Extension de caméra ESP32

ACHETER

Plaque d’essai

Acheter

Fils de connexion

Acheter

Résistance

Acheter

Thermistance

Acheter

Broches disponibles

  • Broches disponibles

    Voici une liste des broches disponibles sur la carte ESP32 pour ce projet.

    Broches disponibles

    IO14, IO25, I35, I34, I39, I36

  • Broches de strap

    Les broches de strap suivantes affectent le processus de démarrage de l’ESP32 lors de la mise sous tension ou de la réinitialisation. Cependant, une fois l’ESP32 démarrée avec succès, elles peuvent être utilisées comme broches normales.

    Broches de strap

    IO0, IO12

Schéma

../../_images/circuit_5.10_thermistor.png

Lorsque la température augmente, la résistance du thermistor diminue, ce qui provoque une diminution de la valeur lue sur I35. De plus, en utilisant une formule, vous pouvez convertir la valeur analogique en température puis l’afficher.

Câblage

../../_images/5.10_thermistor_bb.png

Note

  • Le thermistor est noir et marqué 103.

  • La couleur de l’anneau de la résistance de 10K ohms est rouge, noir, noir, rouge et marron.

Code

Note

  • Ouvrez le fichier 5.10_thermistor.py situé dans le chemin esp32-starter-kit-main\micropython\codes, ou copiez et collez le code dans Thonny. Puis cliquez sur « Run Current Script » ou appuyez sur F5 pour l’exécuter.

  • Assurez-vous de sélectionner l’interpréteur « MicroPython (ESP32).COMxx » dans le coin inférieur droit.

# Importer les bibliothèques nécessaires
from machine import ADC, Pin
import time
import math

# Définir la valeur bêta du thermistor, généralement fournie dans la fiche technique
beta = 3950

# Créer un objet ADC (thermistor)
thermistor = ADC(Pin(35, Pin.IN))

# Régler l'atténuation
thermistor.atten(thermistor.ATTN_11DB)

# Démarrer une boucle infinie pour surveiller continuellement la température
while True:
    # Lire la tension en microvolts et la convertir en volts
    Vr = thermistor.read_uv() / 1000000

    # Calculer la résistance du thermistor en fonction de la tension mesurée
    Rt = 10000 * Vr / (3.3 - Vr)

    # Utiliser la valeur bêta et la valeur de résistance pour calculer la température en Kelvin
    temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / beta) + (1 / (273.15 + 25)))

    # Convertir en Celsius
    Cel = temp - 273.15

    # Convertir en Fahrenheit
    Fah = Cel * 1.8 + 32

    # Afficher les valeurs de température en Celsius et en Fahrenheit
    print('Celsius: %.2f C  Fahrenheit: %.2f F' % (Cel, Fah))
    time.sleep(0.5)

Lorsque le code est exécuté, le Shell affiche les températures en Celsius et en Fahrenheit.

Comment ça marche ?

Chaque thermistor a une résistance normale. Ici, elle est de 10k ohms, mesurée à 25 degrés Celsius.

Lorsque la température augmente, la résistance du thermistor diminue. Ensuite, les données de tension sont converties en quantités numériques par l’adaptateur A/D.

La température en Celsius ou en Fahrenheit est sortie via la programmation.

Voici la relation entre la résistance et la température :

RT =RN expB(1/TK - 1/TN)

  • RT est la résistance du thermistor NTC lorsque la température est TK.

  • RN est la résistance du thermistor NTC à la température nominale TN. Ici, la valeur numérique de RN est 10k.

  • TK est une température en Kelvin et l’unité est K. Ici, la valeur numérique de TK est 373.15 + degré Celsius.

  • TN est une température nominale en Kelvin; l’unité est aussi K. Ici, la valeur numérique de TN est 373.15+25.

  • Et B(bêta), la constante matérielle du thermistor NTC, est également appelée indice de sensibilité thermique avec une valeur numérique 4950.

  • exp est l’abréviation de exponentielle, et la base e est un nombre naturel et vaut environ 2,7.

Convertissez cette formule TK=1/(ln(RT/RN)/B+1/TN) pour obtenir la température en Kelvin qui moins 273,15 égale le degré Celsius.

Cette relation est une formule empirique. Elle est précise uniquement lorsque la température et la résistance sont dans la plage effective.

En savoir plus

Vous pouvez également afficher les températures calculées en Celsius et en Fahrenheit sur l’écran I2C LCD1602.

../../_images/5.10_thermistor_lcd_bb.png

Note

  • Ouvrez le fichier 5.10_thermistor_lcd.py situé dans le chemin esp32-starter-kit-main\micropython\codes, ou copiez et collez le code dans Thonny. Puis cliquez sur « Run Current Script » ou appuyez sur F5 pour l’exécuter.

  • Assurez-vous de sélectionner l’interpréteur « MicroPython (ESP32).COMxx » dans le coin inférieur droit.

  • Ici, vous devez utiliser la bibliothèque appelée lcd1602.py, veuillez vérifier si elle a été téléchargée sur ESP32, pour un tutoriel détaillé, reportez-vous à 1.4 Télécharger les bibliothèques (Important).

# Importer les bibliothèques nécessaires
from machine import ADC, Pin
from lcd1602 import LCD
import time
import math

# Définir la valeur bêta du thermistor, généralement fournie dans la fiche technique
beta = 3950

# Créer un objet ADC (thermistor)
thermistor = ADC(Pin(35, Pin.IN))

# Régler l'atténuation
thermistor.atten(thermistor.ATTN_11DB)

lcd = LCD()

# Démarrer une boucle infinie pour surveiller continuellement la température
while True:
    # Lire la tension en microvolts et la convertir en volts
    Vr = thermistor.read_uv() / 1000000

    # Calculer la résistance du thermistor en fonction de la tension mesurée
    Rt = 10000 * Vr / (3.3 - Vr)

    # Utiliser la valeur bêta et la valeur de résistance pour calculer la température en Kelvin
    temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / beta) + (1 / (273.15 + 25)))

    # Convertir en Celsius
    Cel = temp - 273.15

    # Convertir en Fahrenheit
    Fah = Cel * 1.8 + 32

    # Afficher les valeurs de température en Celsius et en Fahrenheit
    print('Celsius: %.2f C  Fahrenheit: %.2f F' % (Cel, Fah))

    # Effacer l'écran LCD
    lcd.clear()

    # Afficher les valeurs de température en Celsius et en Fahrenheit
    lcd.message('Cel: %.2f \xDFC \n' % Cel)
    lcd.message('Fah: %.2f \xDFF' % Fah)
    time.sleep(1)