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draegerit · 2 months ago

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NTC am ESP32 programmieren – Einsteigeranleitung mit MicroPython

In diesem Beitrag zeige ich, wie man den NTC-Temperatursensor an den ESP32 anschließt und mit MicroPython ausliest. Der NTC ist ein kostengünstiger und sensibler Temperatursensor, der sich ideal für DIY-Projekte eignet, bei denen eine einfache Temperaturmessung ausreicht. Mithilfe einer kleinen Schaltung und der Programmierung in MicroPython können wir die Temperaturwerte unkompliziert erfassen und weiterverarbeiten. Ich werde Schritt für Schritt erklären, wie der NTC an den analogen Eingang des ESP32 angeschlossen wird und im Detail auf die Schaltung sowie den MicroPython-Code eingehen. https://youtu.be/mylbWefr1mk Den NTC-Sensor werde ich später in eine erweiterte Schaltung integrieren, um den Heizkreislauf mit einer externen Solaranlage zur Wärmegewinnung zu ergänzen. Ziel ist es, die Solaranlage bei Bedarf automatisch zu aktivieren oder zu deaktivieren und so eine energieeffiziente Heizungssteuerung zu realisieren. Mithilfe der Temperaturmessung des NTC-Sensors kann die Heizung so gesteuert werden, dass die Solarenergie genau dann genutzt wird, wenn sie tatsächlich erforderlich ist. Sei also gespannt auf den nächsten Beitrag, in dem ich erläutere, wie sich diese Lösung umsetzen lässt und ein dazu passendes Dashboard entwickelt wird. Den NTC-Widerstand (auch Heißleiter genannt) habe ich dir bereits im Beitrag Arduino Lektion 84: NTC-Widerstand (Heißleiter) für den Arduino vorgestellt. Der Anschluss und die Programmierung in MicroPython erfolgt analog und ist ebenso recht einfach.

Was ist der NTC Temperatursensor und wie ist dieser aufgebaut?

Der NTC (Negative Temperature Coefficient) ist ein Temperatursensor, der auf einem thermistorischen Material basiert und dessen Widerstand sich bei Temperaturänderungen deutlich verändert. Im Gegensatz zum PT100 hat der NTC einen negativen Temperaturkoeffizienten – das bedeutet, dass sein Widerstand bei steigender Temperatur abnimmt. Diese Eigenschaften machen den NTC zu einem beliebten und preiswerten Sensor für Anwendungen, in denen genaue Temperaturmessungen in einem begrenzten Temperaturbereich nötig sind.

Temperatur & Widerstandskurve - NTC-Widerstand Den NTC-Widerstand gibt es in verschiedenen Ausführungen, die je nach Einsatzgebiet ausgewählt werden können. Zum einen ist er als einfacher Baustein erhältlich, der sich direkt in Schaltungen integrieren lässt. Zum anderen gibt es ihn bereits vormontiert auf einer Platine, was den Anschluss und die Handhabung erleichtert. Für die Temperaturmessung in Flüssigkeiten ist der NTC-Sensor zudem in einem wasserdicht vergossenen Gehäuse verfügbar, das ihn vor Feuchtigkeit schützt und langlebig macht. So lässt sich der NTC flexibel in verschiedenste Projekte einbinden, ob für einfache Messungen oder für anspruchsvollere Umgebungen.

Varianten des NTC-Widerstandes In dieser Serie auf meinem Blog habe ich bereits das Rich Shield von Open Smart vorgestellt, das eine Vielzahl an Sensoren und Aktoren mitbringt – darunter auch einen NTC-Sensor und ein 7-Segment-Display. Diese Komponenten bieten uns die Möglichkeit, den aktuellen Temperaturwert direkt zu erfassen und visuell darzustellen. So können wir mit minimalem Aufwand das Rich Shield nutzen, um den NTC-Sensor auszulesen und die gemessene Temperatur auf dem Display anzuzeigen.

Rich Shield von Open Smart mit Sensoren & Aktoren Aufbau und Funktionsweise des NTC Ein NTC besteht meist aus einer Mischung aus Metalloxiden, die speziell verarbeitet werden, um eine genaue und wiederholbare Widerstandsänderung bei Temperaturveränderungen zu erreichen. Der Sensor ist klein und leicht und kann einfach in Schaltungen integriert werden. Aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen eignet er sich gut für Projekte, die keine extrem hohe Genauigkeit benötigen, dafür aber reaktionsschnell sein sollen. NTC-Sensor und der ESP32 Für unseren Beitrag verwenden wir eine einfache 2-Leiter-Variante eines NTC, die kostengünstig bei AliExpress erhältlich ist. Diese Variante ist unkompliziert im Aufbau und lässt sich mit einer kleinen Spannungsteilerschaltung an den ESP32 anschließen. Im weiteren Verlauf des Beitrags zeige ich, wie dieser NTC-Sensor in eine kleine Schaltung integriert wird und wie wir seine Werte mithilfe von MicroPython auslesen können.

Bezug eines NTC-Widerstandes

Diesen Sensor bekommst du recht günstig über AliExpress und auch ebay.de, hier musst du jedoch zwischen dem einfachen Sensor und der fertigen Schaltung auf einer Platine unterscheiden. AliExpressebay.deAmazon.deNTC, 10 kOhm, einzelnab 1,09 €*ab 2 €*ab 5 €*NTC, 10 kOhm, Wasserdichtab 0,91 €*ab 3,50 €*ab 4,95 €*NTC, 10 kOhm, PCBab 1,19 €*ab 2,83 €*ab 3,56 €* Hinweis von mir: Die mit einem Sternchen (*) markierten Links sind Affiliate-Links. Wenn du über diese Links einkaufst, erhalte ich eine kleine Provision, die dazu beiträgt, diesen Blog zu unterstützen. Der Preis für dich bleibt dabei unverändert. Vielen Dank für deine Unterstützung!

Vorsicht - Unterschiede bei Modulen auf PCBs

Es gibt bei den Varianten auf einer kleinen Platine (kurz PCB) drei unterschiedliche Varianten, wobei man hier bei den Versionen mit LM393 Chip aufpassen muss.

NTC-Widerstand auf PCB mit LM393 Es gibt eine Version (im Bild rechts, blau) welche lediglich über einen digitalen Ausgang (DO) verfügt, welcher auf HIGH gezogen wird, wenn die über den Drehpoti eingestellte Temperatur erreicht wurde. Die linke, rote Version verfügt zusätzlich über einen analogen Ausgang (AO) über welchen wir den aktuellen Wert ablesen und in eine Temperatur umrechnen können.

Aufbau der Schaltung - ESP32 mit NTC Temperatursensor

Für den Aufbau der Schaltung benötigst du: - einen ESP32* - ein passendes USB-Datenkabel* - ein NTC Temperatursensor* - ein 10 kOhm Widerstand* - diverse Breadboardkabel*, 10 cm, männlich - männlich - ein Breadboard*

Hinweis von mir: Die mit einem Sternchen (*) markierten Links sind Affiliate-Links. Wenn du über diese Links einkaufst, erhalte ich eine kleine Provision, die dazu beiträgt, diesen Blog zu unterstützen. Der Preis für dich bleibt dabei unverändert. Vielen Dank für deine Unterstützung!

Schaltung - NTC-Widerstand am ESP32 Falls du die Schaltung etwas vereinfachen möchtest, kannst du auch auf fertige Platinen mit integriertem NTC-Sensor zurückgreifen. Diese Platinen bieten den Vorteil, dass sie den Temperaturwert direkt über einen analogen Ausgang ausgeben und zudem oft einen digitalen Ausgang besitzen, dessen Schaltpunkt sich über ein Drehpotentiometer einstellen lässt. Damit lässt sich die Schaltung deutlich einfacher aufbauen, und du kannst Schwellenwerte für bestimmte Temperaturen bequem festlegen, ohne zusätzliche Komponenten hinzuzufügen.

Ausführungen von NTC-Widerständen auf einer Platine

Auslesen des NTC mit MicroPython in Thonny

Der Wertebereich des ESP32 reicht von 1023 bis 65535, je nach eingestellter Dämpfung (engl. "attenuation"). Für die Berechnung des Temperaturwertes benötigen wir die Steinhart-Hart Gleichung. Dafür habe ich mich aus dem Arduino Beispiel bedient und dieses für MicroPython umgeschrieben.

Um die Temperatur aus dem analogen Widerstandswert zu berechnen, wird die Steinhart-Hart-Gleichung verwendet. Diese Methode benötigt allerdings drei spezifische Koeffizienten für eine exakte Berechnung. Trotz dieser Herausforderung gibt es zahlreiche bewährte Beispiele für den ESP32 und Arduino, bei denen die Berechnung präzise funktioniert. Ich habe die Methode selbst validiert, indem ich die Werte mit einem DHT11-Sensor und einem externen Temperatursensor verglichen habe – mit minimalen Abweichungen, die eine hohe Genauigkeit bestätigen. Programm: auslesen eines NTC-Widerstands am ESP32Herunterladen import time from machine import ADC, Pin import math beta = 3950 Vin = 3.285 NtcResistorValue = 1000000 thermistor = ADC(Pin(34, Pin.IN)) thermistor.atten(thermistor.ATTN_11DB) while True: voltage = thermistor.read_uv() / NtcResistorValue resistorValue = NtcResistorValue * voltage / (Vin - voltage) temp = 1 / (((math.log(resistorValue / NtcResistorValue)) / beta) + (1 / (273.15 + 25))) tempCelsius = temp - 273.15 print("Temperatur:",tempCelsius,"°C", sep=" ") print("Widerstand:", resistorValue/100, "Ohm", sep=" ") print("Spannung:", voltage, "V", sep=" ") time.sleep(2) Anzeigen der Werte auf einem LC-Display Abschließend möchte ich dir gerne zeigen wie du die Daten vom NTC-Widerstand auf einem LC-Display anzeigen lassen kannst.

Du benötigst hier zusätzlich zur bestehenden Schaltung: - vier Breadboardkabel*, männlich - weiblich, 10 cm - ein LC-Display mit I2C Schnittstelle* Für die Programmierung in MicroPython benötigen wir noch zusätzlich ein Modul welches du unter nachfolgenden Links herunterladen kannst: - lcd_api.py - i2c_lcd.py

Programm: lesen des NTC-Widerstands am ESP32 und Anzeigen der Daten auf einem LCD-DisplayHerunterladen from machine import ADC, Pin, SoftI2C import math from lcd_api import LcdApi from i2c_lcd import I2cLcd from time import sleep beta = 3950 Vin = 3.285 NtcResistorValue = 1000000 thermistor = ADC(Pin(34, Pin.IN)) thermistor.atten(thermistor.ATTN_11DB) i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000) lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16) while True: voltage = thermistor.read_uv() / NtcResistorValue resistorValue = NtcResistorValue * voltage / (Vin - voltage) temp = 1 / (((math.log(resistorValue / NtcResistorValue)) / beta) + (1 / (273.15 + 25))) tempCelsius = temp - 273.15 lcd.clear() lcd.move_to(0,0) lcd.putstr("T: "+str(tempCelsius)+" C") lcd.move_to(0,1) lcd.putstr("U: "+str(voltage)+" V") print("Temperatur:",tempCelsius,"°C", sep=" ") print("Widerstand:", resistorValue/100, "Ohm", sep=" ") print("Spannung:", voltage, "V", sep=" ") sleep(3) Read the full article

#ESP32 #micropython #PT100 #Temperatursensor

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gutundgesund · 1 year ago

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Steigern Sie die Energieeffizienz im Haushalt: Praktische Tipps

Der Herbst ist da und mit ihm das Bedürfnis nach Wärme und Behaglichkeit. Wenn es draußen kalt und ungemütlich wird, machen wir es uns zu Hause gemütlich. Die Heizung läuft auf Hochtouren, beim Duschen wird das Wasser wärmer gestellt, und wegen der kürzeren Tage schalten wir die Lampen in der Wohnung deutlich früher an als im Sommer. Die kalte Jahreszeit bedeutet somit für viele Hausbesitzer und Mieter deutlich höhere Energiekosten. Aber keine Sorge: Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie Sie Energie und damit auch Geld sparen können, ohne auf eine gemütliche, warme Wohnung verzichten zu müssen. In diesem Artikel finden Sie praktische Tipps zum Energiesparen im Haushalt. Schlüsselerkenntnisse: - Eine effektive Dämmung ist entscheidend für die Energieeffizienz im Haushalt. - Intelligente Heizungssteuerung hilft beim Energiesparen und sorgt für Komfort. - Der Wechsel zu energiesparender Beleuchtung, wie LED-Lampen, reduziert den Energieverbrauch. - Vermeiden Sie den Stand-by-Modus bei elektronischen Geräten, um Energie zu sparen. - Sparsamer Umgang mit Warmwasser und effizientes Kochen tragen ebenfalls zur Energieeinsparung bei. Dämmung prüfen & verbessern Das A und O für das Energiesparen im Haushalt ist eine effektive Dämmung. Gut gedämmte Wohnräume geben im Winter weniger Wärme nach außen ab und bremsen im Sommer den Wärmefluss von außen nach innen. Das führt dazu, dass Heiz- und Kühlsysteme weniger arbeiten müssen, was wiederum den Energieverbrauch und die Kosten senkt. Wenn Sie feststellen, dass Ihr Zuhause in den kälteren Monaten nicht ausreichend warm wird oder die Heizkosten unverhältnismäßig hoch sind, könnte eine unzureichende Dämmung die Ursache sein. Beginnen Sie mit der Überprüfung von Fenstern, Türen und Wänden. Selbst kleine Spalten führen dazu, dass Zugluft eindringt und so einen erheblichen Wärmeverlust verursacht. Einfache Maßnahmen wie das Anbringen von Dichtungsstreifen an Fenstern und Türen machen bereits einen großen Unterschied. Für umfangreichere Projekte wie die Dämmung von Wänden, Dach oder Boden gibt es eine Reihe von Materialoptionen, etwa Mineralwolle, Zellulose oder Schaumstoff. Eine professionelle Energieberatung kann bei der Analyse und Auswahl der geeigneten Dämmmaßnahmen helfen. Effektive Dämmung ist der Schlüssel für Energieeffizienz im Haushalt. Gut gedämmte Wohnräume halten die Wärme im Winter drinnen und die Hitze im Sommer draußen. Überprüfen Sie Fenster, Türen und Wände auf undichte Stellen und sorgen Sie für eine effektive Abdichtung. Bei größeren Dämmprojekten sollten Sie professionelle Beratung in Anspruch nehmen, um die richtigen Materialien und Maßnahmen auszuwählen. Tipps zur Verbesserung der Dämmung: - Prüfen Sie Fenster und Türen auf undichte Stellen und bringen Sie Dichtungsstreifen an. - Überprüfen Sie Wände auf Risse und Fugen, und versiegeln Sie diese gegebenenfalls. - Wählen Sie geeignete Dämmmaterialien für umfangreichere Projekte. - Sorgen Sie für eine ausreichende Isolierung von Dach und Boden. - Konsultieren Sie einen Energieexperten für eine professionelle Beratung und Analyse. Heizung intelligent steuern Die Heizung ist in den kälteren Monaten einer der größten Energieverbraucher im Haushalt. Eine intelligente Steuerung reduziert den Energieverbrauch signifikant, ohne dass Sie auf Komfort verzichten müssen. Programmierbare Thermostate sind eine einfache, aber effektive Möglichkeit, die Temperatur in Ihrem Zuhause automatisch an Ihren Tagesablauf anzupassen und somit das Energiesparen im Haushalt zu fördern. Sie können die Heizung so einstellen, dass sie die Heiztemperatur automatisch absenkt, wenn Sie nicht zu Hause sind oder schlafen, und wieder hochfährt, bevor Sie zurückkommen oder aufwachen. Moderne Smart-Home-Systeme bieten sogar die Möglichkeit, die Heizung von unterwegs über eine App zu steuern. Einige dieser Systeme sind lernfähig und passen sich automatisch an Ihre Gewohnheiten an. Durch die individuelle Temperaturregelung für verschiedene Räume können Sie weitere Einsparungen erzielen. Zusätzlich sollten Sie darauf achten, Heizkörper nicht zu verdecken und die Heizung regelmäßig warten zu lassen, um sicherzustellen, dass sie effizient arbeitet. Einfache Tipps zur Heizungssteuerung: - Verwenden Sie programmierbare Thermostate, um die Heiztemperatur automatisch anzupassen. - Nutzen Sie Smart-Home-Systeme, um die Heizung über eine App zu steuern. - Individuelle Temperaturregelung für verschiedene Räume ermöglicht weitere Einsparungen. - Vermeiden Sie das Verdecken von Heizkörpern, um eine effiziente Wärmeabgabe zu gewährleisten. - Lassen Sie Ihre Heizung regelmäßig warten, um optimale Leistung und Effizienz sicherzustellen. Indem Sie Ihre Heizung intelligent steuern und einfache Energiespartipps befolgen, können Sie Ihren Energieverbrauch reduzieren und somit Kosten sparen. #gesundheit #fitness #lifestyle #beziehungen #achtsamkeit Original Content von: https://www.gutundgesund.org/ Lesen Sie den ganzen Artikel

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techniktagebuch · 3 years ago

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Januar 2022

Der Schalter ist eine Sicherung und die Sicherung ist ein Schalter

Was bisher geschah: Vor einem Jahr habe ich im Haus der Mutter die antike Fußbodenheizung wiederentdeckt. Die mechanische Zeitschaltuhr der Fußbodenheizung war defekt. Der Bruder hat deshalb einige Monate später die Zeitschaltuhr ausgebaut und stattdessen ��provisorisch” einen Schalter eingebaut, den er halt gerade hatte. Für noch später hat er den Einbau einer neuen, digitalen Zeitschaltuhr versprochen. Den provisorischen Schalter hat er beschriftet:

Letzte Woche hat sich herausgestellt, dass diese Beschriftungssituation nicht eindeutig genug ist. Ohne Brille kann die Mutter nämlich die Aufkleber nicht lesen, und dann wird nicht etwa die Brille geholt, sondern stattdessen irgendwas vermutet. Würde ich ja auch nicht anders machen. Außerdem ist ohne Brille nicht klar genug, welcher Schalter der richtige ist.

Ich habe daraufhin die Beschriftung aufgerüstet:

Manches ist da nicht ideal, jetzt seh ich es auch. “Da nicht” sollte nicht dieselbe Farbe haben wie “Aus”, und “An” steht viel zu nah am falschen Schalter. Eventuell lenkt auch das “Da nicht”-Schild die Aufmerksamkeit genau zum falschen Schalter.

Ich gebe die Hoffnung nicht auf, eines Tages wird dieser Haushalt altersgerecht beschriftet sein! Oder jedenfalls gestaltet, denn Beschriftung ist ja an sich schon ein fataler Irrweg. Wenn was beschriftet werden muss, ist lange vorher was schiefgelaufen.* Das ist in diesem Fall die Tatsache, dass die Fußbodenheizung überhaupt abends ein- und morgens wieder ausgeschaltet werden muss, und dann auch noch im Sicherungskasten.

Heute entschuldigt sich die Mutter beim Frühstück: Sie habe gestern abend leider den falschen Schalter umgelegt, so dass jetzt nicht die Fußbodenheizung warm, sondern das gesamte Nachtspeicherheizungssystem kalt ist.

Ich: Ich mach einen Deckel über den falschen Schalter.

Die Mutter: Nein, jetzt weiß ich es ja.

Ich: Hast du letzte Woche aber auch schon gesagt.

Die Mutter: Ich hab mir gedacht, ich mach da Klebeband über den falschen Schalter.

Ich: NEIN DAS IST EINE SICHERUNG!

Aber die Mutter kann nichts für dieses Missverständnis. Der richtige Schalter sieht nicht nur genauso aus wie eine Sicherung, er ist eine Sicherung. Direkt neben dem falschen Schalter, der kein Schalter ist, sondern eine Sicherung, ist also der richtige Schalter, der zwar eine Sicherung ist, aber wie ein Schalter benutzt werden soll.

Ich erinnere den Bruder noch mal an seine Zeitschaltuhr-Einbaupläne und ergänze die Beschriftung im Sicherungskasten.

* Oliver Laumann erinnert mich daran, dass dieser Gedanke nicht von mir ist, sondern von Don Norman. Er steht in “The Design of Everyday Things”, einem Buch, das ich 2007 gelesen habe: Wenn etwas so Einfaches wie eine Tür ein “Drücken” oder “Ziehen”-Schild benötigt, ist das schlechtes Design.

Foto und Textauszüge aus: Don Norman, “The Design of Everyday Things”, Revised and Expanded Edition, 2013, jnd.org/the-design-of-everyday-things-revised-and-expanded-edition/

Heizungssteuerung ist zwar überhaupt nicht etwas so Einfaches wie eine Tür, aber ich glaube trotzdem, dass es hier eine bessere Lösung ohne Schilder geben könnte. Außerdem muss ich dringend dieses Buch von Don Norman noch mal lesen, und dann die Bücher von ihm, die ich noch nicht kenne. Vielleicht stehen ja Lösungen für den altersgerechten Haushalt darin.

(Kathrin Passig)

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