.. note::
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2.2.2 Thermistor
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Introducción
---------------
Al igual que la fotorresistencia puede detectar la luz, un termistor es
un dispositivo electrónico sensible a la temperatura que puede usarse para
funciones de control de temperatura, como activar una alarma de calor.
Componentes
--------------
.. image:: img/list_2.2.2_thermistor.png
Principio
-------------
Un termistor es una resistencia sensible a la temperatura que exhibe un
cambio preciso y predecible en la resistencia proporcional a pequeños cambios
de temperatura. Cuánto cambia su resistencia depende de su composición única.
Los termistores forman parte de un grupo más grande de componentes pasivos que,
a diferencia de sus contrapartes activas, no proporcionan ganancia de potencia
o amplificación a un circuito.
El termistor es un elemento sensible que presenta dos tipos: Coeficiente de
Temperatura Negativo (NTC) y Coeficiente de Temperatura Positivo (PTC). Su
resistencia varía significativamente con la temperatura. La resistencia de un
termistor PTC aumenta con la temperatura, mientras que en el caso del NTC es
lo contrario. En este experimento usamos un termistor NTC.
.. image:: img/image325.png
El principio es que la resistencia del termistor NTC cambia con la temperatura
del entorno. Detecta la temperatura en tiempo real. Cuando la temperatura aumenta,
la resistencia del termistor disminuye. Luego, el convertidor A/D convierte los
datos de voltaje en cantidades digitales, y la temperatura en grados Celsius o
Fahrenheit se muestra mediante programación.
En este experimento se utiliza un termistor y una resistencia pull-up de 10k.
Cada termistor tiene una resistencia normal, que en este caso es de 10k ohmios,
medida a 25 grados Celsius.
Aquí está la relación entre la resistencia y la temperatura:
R\ :sub:`T` =R\ :sub:`N` exp\ :sup:`B(1/TK – 1/TN)`
**R\ T** es la resistencia del termistor NTC cuando la temperatura es **T\ K**.
**R\ N** es la resistencia del termistor NTC bajo la temperatura nominal **T\ N**, cuyo valor es 10k.
**T\ K** es una temperatura en Kelvin y la unidad es K, donde el valor numérico
de **T\ K** es 273.15 + grados Celsius.
**T\ N** es la temperatura nominal en Kelvin, también en K. Su valor es 273.15+25.
**B** (beta), es la constante del material del termistor NTC, conocida también
como índice de sensibilidad térmica, con un valor numérico de 3950.
**exp** es la abreviatura de exponencial, y el número base e es un número natural
que aproximadamente es igual a 2.7.
Convertir esta fórmula
T\ :sub:`K`\ =1/(ln(R\ :sub:`T`/R\ :sub:`N`)/B+1/T\ :sub:`N`) permite obtener
la temperatura en Kelvin, de la cual, al restarle 273.15, se obtiene en grados
Celsius.
Esta relación es una fórmula empírica y solo es precisa cuando la temperatura y
la resistencia están dentro del rango efectivo.
Diagrama Esquemático
-------------------------
.. image:: img/image323.png
.. image:: img/image324.png
Procedimientos Experimentales
--------------------------------
**Paso 1:** Construye el circuito.
.. image:: img/image202.png
:width: 800
Para usuarios de lenguaje C
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
**Paso 2:** Ve a la carpeta del código.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.2.2/
**Paso 3:** Compila el código.
.. raw:: html
.. code-block::
gcc 2.2.2_Thermistor.c -lwiringPi -lm
.. note::
-lm es para cargar la biblioteca matemática. No omitir, o se generará un error.
**Paso 4:** Ejecuta el archivo ejecutable.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo ./a.out
Al ejecutar el código, el termistor detectará la temperatura ambiente, que se
imprimirá en pantalla una vez que finalice el cálculo del programa.
.. note::
Si el programa no funciona después de ejecutarlo o aparece un mensaje de error que dice: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta la sección :ref:`C code is not working?`.
**Código**
.. code-block:: c
#include
#include
#include
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
#define ADC_CS 0
#define ADC_CLK 1
#define ADC_DIO 2
uchar get_ADC_Result(uint channel)
{
uchar i;
uchar dat1=0, dat2=0;
int sel = channel > 1 & 1;
int odd = channel & 1;
digitalWrite(ADC_CLK, 1);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK, 0);
delayMicroseconds(2);
pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
digitalWrite(ADC_CS, 0);
// Bit de inicio
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// Modo de entrada simple
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// IMPAR
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,odd); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// Selección
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,sel); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
for(i=0;i<8;i++)
{
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,0); delayMicroseconds(2);
pinMode(ADC_DIO, INPUT);
dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
}
for(i=0;i<8;i++)
{
dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<
Esta es una biblioteca de funciones matemáticas en C que permite realizar
operaciones y transformaciones numéricas comunes.
.. code-block:: c
analogVal = get_ADC_Result(0);
Esta función se utiliza para leer el valor del termistor.
.. code-block:: c
Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
cel = temp - 273.15;
Fah = cel * 1.8 +32;
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Estos cálculos convierten los valores del termistor en grados Celsius.
.. code-block:: c
Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
Estas líneas calculan la distribución de voltaje a partir del valor
leído (analogVal) para obtener Rt (resistencia del termistor).
.. code-block:: c
temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
Este cálculo usa Rt en la fórmula
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** para obtener la temperatura en Kelvin.
.. code-block:: c
temp = temp - 273.15;
Convierte la temperatura de Kelvin a grados Celsius.
.. code-block:: c
Fah = cel * 1.8 +32;
Convierte la temperatura de grados Celsius a Fahrenheit.
.. code-block:: c
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Imprime en pantalla los valores en grados Celsius, Fahrenheit y sus unidades.
Para Usuarios de Python
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
**Paso 2:** Ve a la carpeta del código.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/
**Paso 3:** Ejecuta el archivo ejecutable
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 2.2.2_Thermistor.py
Con el código en ejecución, el termistor detectará la temperatura ambiente,
la cual se imprimirá en la pantalla al finalizar el cálculo del programa.
**Código**
.. note::
Puedes **Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener** el código a continuación. Pero antes de eso, debes ir a la ruta del código fuente, como ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``.
.. raw:: html
.. code-block:: python
import RPi.GPIO as GPIO
import ADC0834
import time
import math
def init():
ADC0834.setup()
def loop():
while True:
analogVal = ADC0834.getResult()
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Cel = temp - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
print ('Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F' % (Cel, Fah))
time.sleep(0.2)
if __name__ == '__main__':
init()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
ADC0834.destroy()
**Explicación del Código**
.. code-block:: python
import math
Esta es una biblioteca de funciones numéricas que declara un conjunto de
funciones para realizar operaciones y transformaciones matemáticas comunes.
.. code-block:: python
analogVal = ADC0834.getResult()
Esta función se usa para leer el valor del termistor.
.. code-block:: python
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Cel = temp - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
print ('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f ℉' % (Cel, Fah))
Estos cálculos convierten los valores del termistor en grados Celsius y
Fahrenheit.
.. code-block:: python
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
Estas dos líneas de código calculan la distribución de voltaje con el valor
analógico leído para obtener Rt (resistencia del termistor).
.. code-block:: python
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Este cálculo introduce Rt en la fórmula
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** para obtener la temperatura en Kelvin.
.. code-block:: python
temp = temp - 273.15
Convierte la temperatura de Kelvin a grados Celsius.
.. code-block:: python
Fah = Cel * 1.8 + 32
Convierte la temperatura de grados Celsius a grados Fahrenheit.
.. code-block:: python
print ('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f ℉' % (Cel, Fah))
Imprime los valores en grados Celsius y Fahrenheit con sus unidades en la pantalla.
Imagen del Fenómeno
------------------------
.. image:: img/image203.jpeg