Arduino sov-vide项目的温度传感器

我正在为此类视频创建PID控制器，并试图确定要获取哪个温度传感器。

优先事项：

• 成本：<25英镑（在英国交付）
• 精度：+/- 0.5C
• 范围：0-100C
• 输出：可由Arduino用最少的附加电路读取的东西（例如0-5VDC，易于测量的电阻或数字输出，例如OneWire等）
• 物理：防水，食品安全（理想情况下），并且引线至少一米长-理想情况下，无需太多工作来创建此外形尺寸（我没有工作室）
• 故障模式：如果故障导致温度读数过高而不是温度过低，将是理想的选择

如果需要，很乐意在上述任何一项上做出折衷，但这是我的理想。也可以就其他我应该折衷的建议提出建议。我对与传感器有关的想法特别感兴趣，例如k型，pt100，TMP36芯片和“标准” 10K热敏电阻（尽管这些名称不够具体，请让我知道我该怎么做）。寻找代替）。

首先，与他人达成共识：达到1.0C的精度将使您的生活变得更加轻松。

您似乎在使用模拟传感器，但我建议您使用一个数字接口。模拟传感器可以是（二手的）辐射测量仪（提供与温度有关的Vcc百分比），这会产生非线性响应，您必须将其转换。另一种类型（LM35等）是绝对的，这要求您对参考电压进行A / D操作，该参考电压必须（远远）准确度超过所需的精度。除非您要测量数字接口传感器无法测量的东西（例如>> 100C），否则这似乎是很多不必要的麻烦。

编辑：让我们尝试一个LM35。即使假设LM35本身未引入误差，其误差仍为 10mV / C，典型基准（LM431等）的准确度为1％，这在温度读数中引入了1％的误差！典型的微控制器A / D为10位，假设满量程为2.5V基准（请检查您的uC是否允许！）。1位A / D错误（我们很乐观！最好检查一下uC数据表）是2.5mV = 1 / 4C错误。因此，即使没有传感器本身，我们也会有+/- 1.25 C的误差（最好是..）。

获取一个数字接口传感器，例如老式的DS1820 / 18S20 / 18B20，全部为TO92。或Microchip在TO220中制造的I2C或SPI传感器之一。如果在托盘或其他物品中加热，则可以将卡舌连接到托盘。

获取一个精密的温度传感器IC，例如LM35CAZ。

您用一个5v的良好电源供电，输出是一个简单的电压，它是温度的线性函数。在室温下，它们具有±1⁄4˚C的相当不错的精度。

添加：

有几个人谈到该传感器为±1ºC时的“整个温度范围内的精度”。这是错误的范围。“烹饪温度下的精度”是正确的讨论范围。在约60ºC时，精度为±0.7，甚至可能更好。“典型”线在整个烹饪范围内变化约0.1ºC。

您可能只需要一个或两个校准点就可以使该传感器轻松准确地满足您的需求。但是，当然，这需要一个准确的温度计对其进行校准。为此，您有两种选择：

选项1：您可以用水。冷冻水的温度为0ºC。因此，将其粘贴在冰箱的一小杯水中，并仔细观察输出电压。它将不断下降直到水开始冻结。此时，温度将停止下降并保持一段时间。一旦冻结完成，温度将再次开始下降。注意平坦区域中的电压，将其用作0ºC校准点。

对沸水也一样。最好在海平面上这样做。如果您不在海平面上，请检查您所在海拔的水沸腾温度。

使用0ºC和100ºC并不如使用50ºC和80ºC，但要容易得多。如果确实有非常精确的温度计，则应使用更接近烹饪温度的校准点。

选项2：使用甲醇。（感谢stevenvh）这在64.7ºC时沸腾。这非常接近您的烹饪温度，因此您只需要一个校准点就可以得到非常准确的烹饪温度。显然要小心，不要陶醉或冒烟。不要在明火上加热酒精！

添加-放大

由于您在狭窄的温度范围内工作，并且需要良好的控制精度，因此可能还值得放大传感器的输出。这将在Arduino上提供更大的ADC分辨率，这将转化为PID控制算法更好的稳定性。请参阅模拟电压电平转换（电平转换）问题，该问题讨论了模拟电压的放大和电平转换。

假设您在40ºC-100ºC的温度范围（0.4v-1.0v）中工作。您需要从信号中减去0.4v，得到0.0v-0.6v，然后将结果放大8，得到0.0v-4.8v。这将提供出色的分辨率。

听起来您只是在询问探针。显然，您需要可以直接与食物接触的东西。PID控制器不仅包含反馈传感器，还包含很多其他功能，但听起来您并没有在询问。如果其中任何一个不正确，那么您应该更新您的问题。我也不知道什么是“ Sous Vide”。与之相关的任何信息都应该在您的问题中。链接仅用于背景材料。

正如史蒂文（Steven）所提到的那样，当您谈论食物时，1/2摄氏度非常雄心勃勃，没有必要。

最简单的温度传感器是热敏电阻。它们可以处理该范围，否则仅需要一个负载电阻。结果也将与您的供应成比例，因此任何供应变化都会被抵消。在固件中，检测故障很容易，因为读数非常接近范围的顶部或底部表示温度不切实际。如果在有效温度范围之外得到任何东西，则说明您发生了硬件故障，然后输入您认为安全模式所对应的内容。这实际上是固件问题，而不是带有热敏电阻和正确负载电阻的硬件问题。

为了使其食品安全，将探头封闭在玻璃中应该是好的。如何将热敏电阻滴到小试管的底部，然后变成探针？顶部可以用热胶或其他东西密封。它需要防水，但不应该有食物。管的顶部仅应露出两根绝缘电线。玻璃在传热方面相当不错。探头的时间常数仍应远小于从加热器功率到食物变化温度的时间常数。

除非您花很多钱，否则热敏电阻不是很准确。对于一次性的业余项目，我将获得可以在合适范围内使用的任何热敏电阻，并进行手动校准。在一个可靠的已知温度计确定的几个已知温度下进行校准，然后在两者之间插入固件。为了获得更多的荣誉，您甚至可以查找热敏电阻的标称公式，使测得的点尽可能最佳，然后从中得出连续函数。您可以使用已校准功能中的许多段来填充固件中的固定表，这样段之间的线性插值将非常好。

同样，1/2 degC要求太多，但是您实际上并不需要那么多。一个带有四个校准点的热敏电阻，方程式拟合，然后进行插值应该可以解决实际问题。

使用LM335Z，您可以使用冰和开水在0'C 100'C下通过2个测试读数校准任何给定传感器的失调和增益误差。

然后在中间范围（例如50'C）获得验证读数。

您可以制作一个测试夹具，并将一个传感器校准为银标准，然后将其校准为另一个金标准温度计。然后，您可以保存预期的实际误差，并计算线性级数或增益和偏移数，以将其保存在EEPROM中，从而使它们成为已校准的集合。如果得到一批，您可能会发现它们都具有相同的偏移和增益误差，您可以在软件中对其进行校正以显示校正后的读数。

对于0.1'C标准，您可以预期出现0.2'deg的误差，并使用您选择的任何显示器来保证关键设定点的误差为0.5'C。

见图3

http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00000459.pdf

我会用食品级环氧树脂的薄涂层密封传感器，以防止设备漏水，并使用双绞线或两对双绞线（使用2作为屏蔽层），然后使用“铁氧体CM扼流圈”吸收射频干扰。

然后，您需要一个ADC，该ADC可以保证精确到+/- 0.5位或256个电平中的1个，以读取0.5 / 100％的精度。大多数Arduino都无法保证这一点，因此您需要使用硬件DAC在2通道示波器的输出减去输入中对此进行测试，并为CH1和CH 2选择AC耦合，然后显示XY模式CH1 vs Ch2以获得一个中心点，遍历最大+/- 1位。ADC中的任何Vref噪声都将在诸如01111到10000的过渡期间导致跳过的量化电平或磁滞，并且从数字地到输入模拟地馈通的串扰将因单调性而失败。

请访问TI网站以获取有关ADC错误的文献。

@Richard Russell <<我很感激在低温下有机烹饪方式中需要将温度控制在0.5摄氏度，在这种温度下，当细菌被杀死时，活生物体开始在巴斯德温度以上迅速死亡。

如果是我，将其牢固地连接到绝缘良好的电位计后，我将使用45至65摄氏度之间的偏移增益校准温度来校准0.1度精度。然后，您可以执行市场上的任何其他商用炊具...假设它在高R值电介质中绝缘良好。

然后外观，以便您可以收取500美元，将其包裹在精密的美国SS中，就像“圣路易斯精神”被深深刮擦并高度抛光。;）

就我个人而言，我会每天由专业人士蚀刻SS外部酸，每天用50美元的具有历史烹饪意义的艺术品进行蚀刻，然后对带有个人徽标和公司名称的定制艺术品收取额外的费用。只是问您是否需要一个好的参考。

感谢您让我协助您实现目标。

根据其他答案中给出的信息，并进行进一步搜索，我在Alpha-Crucis（EU）处找到了防水DS18B20探头。在美国的Adafruit也有售。

它符合我的所有要求，并且具有理想的外形尺寸。