基礎(chǔ)知識之溫度傳感器

溫度傳感器是一種用于測量和檢測溫度的設(shè)備或傳感器。它能夠?qū)⑽矬w或環(huán)境的溫度轉(zhuǎn)換為可供測量、記錄或控制的電信號或數(shù)字信號。溫度傳感器廣泛應用于各個領(lǐng)域，包括工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療設(shè)備、家電、汽車等。溫度傳感器在各個領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用，幫助監(jiān)測和控制溫度，確保設(shè)備的正常運行和安全性，同時也提供數(shù)據(jù)用于分析和決策。

2. 溫度傳感器的分類

熱敏電阻溫度傳感器利用材料的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度。它使用熱敏電阻材料作為敏感元件，該材料的電阻值會隨著溫度的變化而變化。通過測量熱敏電阻的電阻值變化，可以確定與溫度相關(guān)的值。熱敏電阻的電阻值隨溫度的升高或降低而呈非線性變化。熱敏電阻溫度傳感器的輸出是模擬信號，通常需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式以進行進一步的處理和讀取。

熱敏電阻溫度傳感器根據(jù)材料類型和電阻溫度特性的不同，可以分為兩種常見類型：負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻和正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻。

NTC熱敏電阻：NTC熱敏電阻的電阻值隨溫度升高而下降。常用材料包括氧化鋅、硅酮、鎳鋅等。常用型號如：NTC103、NTC10D-9、NTC10K、NTC3950、NTC10D-11、NTC10D-20、NTC20D-9、NTC20D-11等。

PTC熱敏電阻：PTC熱敏電阻的電阻值隨溫度升高而上升。常用材料包括鈷酸鋰、硼硅酸鋅等。常用型號如：PTC180、PTC1000、PTC1200、PTC1500等。

熱敏電阻溫度傳感器的測量范圍取決于具體的材料和設(shè)計。一般來說，測量范圍可以從低溫度（例如-50°C）到中等溫度（例如+150°C）。

熱敏電阻溫度傳感器的測量精度受到多個因素的影響，包括材料特性、電路設(shè)計和環(huán)境條件等。一般而言，測量精度可以達到幾個小數(shù)點的攝氏度或華氏度。

相對較小的尺寸和簡單的結(jié)構(gòu)，便于集成和安裝。

價格相對較低，成本效益較高。

快速響應時間和良好的穩(wěn)定性。

精度相對較低，受到環(huán)境和電路影響較大。

受到溫度漂移和時效效應的影響，需要定期校準和補償，可將電阻放入0°冰水進行校準。

測量范圍較窄，不能適用于極高溫度和極低溫度的測量。

電阻溫度計（Resistance Temperature Detector，RTD）利用電阻溫度系數(shù)的特性來測量溫度。它使用一種電阻材料（通常是鉑）作為敏感元件，隨著溫度的變化，電阻值相應地發(fā)生變化。其電阻值隨溫度的變化呈現(xiàn)線性關(guān)系。根據(jù)電阻與溫度之間的關(guān)系，可以確定與溫度相關(guān)的值。

電阻溫度計的常見類型是鉑電阻溫度計，其中最常用的是PT100和PT1000。PT100表示電阻在0°C時為100歐姆，而PT1000表示電阻在0°C時為1000歐姆。此外，還有其他材料的電阻溫度計，如銅、鎳等。常用型號PT100-3850、PT100-3911、PT100-PTC、PT1000-3851、PT1000-3850等。

電阻溫度計的測量范圍取決于具體的型號和設(shè)計。一般而言，鉑電阻溫度計的測量范圍通常在-200°C至+850°C之間。

電阻溫度計的測量精度取決于多個因素，包括材料的質(zhì)量、線路設(shè)計、接線電阻和環(huán)境條件等。一般而言，鉑電阻溫度計的測量精度可以達到幾個小數(shù)點的攝氏度。

高精度和穩(wěn)定性：鉑電阻溫度計具有較高的測量精度和穩(wěn)定性。

寬測量范圍：能夠覆蓋廣泛的溫度范圍，適用于不同的應用需求。

較小的尺寸和簡單的結(jié)構(gòu)，易于集成和安裝。

相對較高的成本：與其他溫度傳感器相比，鉑電阻溫度計的成本較高。

較慢的響應時間：由于電阻的熱容性，鉑電阻溫度計響應時間較長，不能實時測量快速變化的溫度。

對線性化和補償電路的要求：需要使用專門的線性化和補償電路來提高測量精度和抵消線路誤差。

5. 熱電偶溫度傳感器

熱電偶溫度傳感器利用熱電效應來測量溫度。它由兩種不同金屬導線（通常是鉑和鉑銠合金）焊接在一起形成的熱電接點。當熱電偶的一端暴露在被測溫度下時，產(chǎn)生的溫差會在兩個接點之間形成電動勢。這個電動勢與接點溫度差以及導線材料的熱電系數(shù)有關(guān)。通過測量熱電偶產(chǎn)生的電動勢，可以確定與溫度相關(guān)的值。

K型熱電偶：使用鉻和鎳鉻合金作為金屬導線材料。

J型熱電偶：使用鐵和銅鎳合金作為金屬導線材料。

T型熱電偶：使用銅和銅鎳合金作為金屬導線材料。

E型熱電偶：使用鎳鉻和銅鎳合金作為金屬導線材料。

K型熱電偶：適用于測量溫度范圍從-200°C到+1350°C。

J型熱電偶：適用于測量溫度范圍從-40°C到+750°C。

T型熱電偶：適用于測量溫度范圍從-200°C到+350°C。

E型熱電偶：適用于測量溫度范圍從-200°C到+900°C。

熱電偶的測量精度取決于多個因素，包括材料的質(zhì)量、接頭的焊接技術(shù)、電纜長度和環(huán)境條件等。通常，熱電偶的測量精度可以達到幾個小數(shù)點的攝氏度或華氏度。

寬工作溫度范圍：熱電偶能夠在極低溫度和極高溫度環(huán)境下工作，適用于多種應用場景。

耐用性和穩(wěn)定性：熱電偶具有較高的耐用性和穩(wěn)定性，能夠在惡劣的工作條件下長時間穩(wěn)定運行。

快速響應：熱電偶具有快速的溫度響應速度，能夠快速捕捉溫度變化。

較低的靈敏度：相對于其他溫度傳感器，熱電偶的靈敏度較低，需要一定的放大和補償電路來提高測量精度。

需要冷端補償：熱電偶的測量結(jié)果受到冷端溫度的影響，需要進行冷端補償以減小誤差。

較大的響應時間：由于熱電偶的熱容性較大，其響應時間較長，不能實時測量快速變化的溫度。

6. 紅外溫度傳感器

紅外溫度傳感器基于物體的熱輻射特性。物體在一定溫度下會發(fā)出紅外輻射，傳感器通過紅外線傳感器接收物體發(fā)出的紅外輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換為與物體表面溫度相關(guān)的電信號。這個轉(zhuǎn)換過程利用了熱電效應或紅外吸收的原理。

紅外溫度傳感器可以分為點式紅外溫度傳感器和成像紅外溫度傳感器兩類。

點式紅外溫度傳感器：它通過一個小的視場角測量單個點或小區(qū)域的溫度。常見的點式傳感器包括熱電偶式傳感器、熱電阻式傳感器和熱敏電阻式傳感器。常用型號如：MLX90614、AMG8833、TMP006、G5TAR、D6T、Grove - Infrared Temperature Sensor等。

成像紅外溫度傳感器：它可以獲取整個區(qū)域的溫度分布，并生成熱圖像。常見的成像傳感器包括紅外熱像儀和紅外熱成像相機。如：FLIR ONE Pro、Seek Thermal Compact Pro、Hti HT-175、Testo 872等。

點式傳感器的測量范圍在-50°C至+2000°C之間。

成像傳感器的測量范圍在-40°C至+2000°C之間。

點式傳感器的測量精度可達到±0.5°C或更高。

而成像傳感器的測量精度可達到±2°C或更高。

非接觸測量：無需物理接觸目標物體，減少了污染和交叉感染的風險。

快速響應：傳感器能夠快速獲取溫度值，適用于實時監(jiān)測和快速反應的應用場景。

寬測量范圍：能夠測量從極低溫度到極高溫度的范圍，滿足不同應用的需求。

多樣化應用：廣泛應用于工業(yè)控制、醫(yī)療、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

測量目標的要求：目標物體的表面特性（如反射率、發(fā)射率）會影響測量精度，需要進行校準和適當?shù)脑O(shè)置。

需要考慮環(huán)境因素：大氣濕度、粉塵、煙霧等環(huán)境因素可能對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，需要適當?shù)难a償和防護措施。

7. 半導體溫度傳感器

半導體溫度傳感器是利用半導體材料的電特性隨溫度變化而變化來測量溫度的傳感器。它使用半導體材料中的溫度相關(guān)的電阻、電壓或電流來確定溫度值。根據(jù)具體的設(shè)計，半導體溫度傳感器可以利用PN結(jié)、熱敏電阻效應、反向熱電效應等原理工作。

常見的半導體溫度傳感器包括硅基和藍寶石基的溫度傳感器。

硅基溫度傳感器：基于硅材料的溫度特性，常見的型號包括LM35、DS18B20等。

藍寶石基溫度傳感器：基于藍寶石材料的溫度特性，常見的型號包括FLINTEC的系列傳感器。

半導體溫度傳感器的測量范圍取決于具體的型號和設(shè)計。一般而言，硅基溫度傳感器的測量范圍通常在-55°C至+150°C之間，藍寶石基溫度傳感器的測量范圍可以更廣，可達-200°C至+1000°C之間。

半導體溫度傳感器的測量精度受到多個因素的影響，包括制造工藝、環(huán)境條件和供電電壓等。一般而言，硅基溫度傳感器的測量精度可以達到幾個小數(shù)點的攝氏度，而藍寶石基溫度傳感器的測量精度通常較高。

快速響應和高靈敏度：半導體溫度傳感器響應時間較短，能夠快速捕捉溫度變化。

較小的尺寸和簡單的結(jié)構(gòu)，便于集成和安裝。

價格相對較低，成本效益較高。

受到供電電壓波動的影響，需要穩(wěn)定的供電電壓。

一些半導體溫度傳感器對環(huán)境的濕度和化學物質(zhì)敏感，需要適當?shù)沫h(huán)境保護措施。

測量范圍相對較窄，不能適用于極高溫度和極低溫度的測量。

8. 如何應用溫度傳感器

溫度傳感器在各個領(lǐng)域都有廣泛的應用。

1.溫度監(jiān)測和控制：溫度傳感器用于測量和監(jiān)測環(huán)境溫度，幫助實現(xiàn)溫度控制和調(diào)節(jié)。適用于家庭、辦公室、商業(yè)建筑和工業(yè)場所等。

2.家電和空調(diào)系統(tǒng)：溫度傳感器被廣泛應用于家電產(chǎn)品如冰箱、烤箱、洗衣機等，以及空調(diào)系統(tǒng)中，用于監(jiān)測和控制溫度。

3.汽車和交通工具：溫度傳感器用于測量引擎溫度、冷卻系統(tǒng)溫度和車內(nèi)溫度。有助于監(jiān)測和控制溫度，確保車輛的安全性和性能。

4.醫(yī)療設(shè)備：溫度傳感器在醫(yī)療設(shè)備中起著重要作用，用于測量體溫、環(huán)境溫度和液體溫度。廣泛應用于體溫計、輸液設(shè)備、手術(shù)室和實驗室設(shè)備等。

5.食品和飲料行業(yè)：溫度傳感器在食品和飲料行業(yè)中用于監(jiān)測和控制食品加工、存儲和運輸過程中的溫度。確保食品安全和質(zhì)量控制。

6.熱水器和供暖系統(tǒng)：溫度傳感器用于測量熱水器、供暖系統(tǒng)和熱交換器中的水溫和供暖系統(tǒng)溫度，以實現(xiàn)適當?shù)墓岷凸?jié)能控制。

7.氣象站和環(huán)境監(jiān)測：溫度傳感器在氣象站和環(huán)境監(jiān)測中用于測量室內(nèi)外溫度、土壤溫度和水體溫度。幫助記錄氣象數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測和預警系統(tǒng)。

9. 主要的溫度傳感器供應商

1.honeywell (霍尼韋爾國際公司)

2.泰科 (泰科電子有限公司)

3.TI (德州儀器公司)

4.ST (意法半導體有限公司)

5.OMRON (歐姆龍公司)

6.Panasonic (松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社)

7.Amphenol (安費諾集團)

8.NXP (恩智浦半導體有限公司)

9.Sensirion (Sensirion公司)

10.Maxim (美信集成產(chǎn)品公司)

11.ANLOK (安納洛格設(shè)備公司)

12.Microship (微芯科技公司)

13.Siemens (西門子公司)

14.Emerson (艾默生電氣公司)

10. 常用的溫度傳感器介紹

DS18B20

簡介：

DS18B20是一種數(shù)字溫度傳感器，采用單總線接口，可直接與微控制器或計算機進行通信。它具有高精度的溫度測量能力和多功能特性，適用于各種應用領(lǐng)域。

測溫范圍：

DS18B20的測溫范圍廣泛，通常為-55°C至+125°C。某些型號的DS18B20還可以支持更廣的測溫范圍，例如-40°C至+125°C。

精度：

DS18B20的測溫精度為±0.5°C，在大多數(shù)應用中能夠提供可靠的溫度測量結(jié)果。

分辨率：

DS18B20具有可編程分辨率功能，可以根據(jù)需要調(diào)整測量精度和響應時間。它支持9位、10位、11位或12位的分辨率設(shè)置，默認分辨率為12位。

功耗：

DS18B20具有低功耗特性，在溫度轉(zhuǎn)換過程中的功耗很低。在非轉(zhuǎn)換狀態(tài)下，它進入休眠模式以節(jié)省能量。

接口：

DS18B20采用單總線接口，即通過一個引腳進行通信和供電。這使得DS18B20的布線和連接非常方便，只需要一個GPIO引腳即可完成通信。

封裝：

DS18B20有多種封裝形式可供選擇，最常見的是TO-92封裝，也有其他封裝形式如DS18B20-PAR（有保護外殼）和DS18B20-TO-92（帶引腳套筒）等。

LM35

簡介：

LM35是一種模擬輸出的溫度傳感器，具有線性輸出與溫度成比例的特點。它可以直接測量環(huán)境溫度并輸出對應的電壓信號，廣泛應用于溫度監(jiān)測和控制領(lǐng)域。

測溫范圍：

LM35的測溫范圍通常為-55°C至+150°C。這使其能夠適應廣泛的溫度測量需求，并覆蓋了許多應用場景。

精度：

LM35具有高精度的溫度測量能力，通常可以提供±0.5°C的測溫精度。在一些特定型號中，精度可達到更高的水平，如±0.25°C。

分辨率：

由于LM35是模擬溫度傳感器，其分辨率受到所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的影響。通常情況下，它可以提供10位或12位的分辨率。

功耗：

LM35的功耗非常低，通常在工作范圍內(nèi)只消耗幾微安的電流。這使得它適用于功耗要求較低的應用場景，并且有助于節(jié)省能源。

接口：

LM35是一款模擬溫度傳感器，輸出為線性電壓信號。它可以通過模擬輸入引腳與微控制器或其他模擬電路進行連接和讀取。

封裝：

LM35有多種封裝形式可供選擇，常見的封裝類型包括TO-92、SOT-23和SOIC等。這些封裝形式提供了不同的安裝和連接方式，以適應不同的應用需求。

PT100

簡介：

PT100是一種鉑電阻溫度傳感器，使用鉑金材料的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度。它是工業(yè)和實驗室中常用的高精度溫度傳感器。

測溫范圍：

PT100的測溫范圍通常為-200°C至+850°C，具體范圍可以根據(jù)不同的型號和規(guī)格進行選擇。它能夠適應廣泛的溫度測量需求。

精度：

PT100具有很高的測溫精度，通?？梢蕴峁?.1°C至±0.3°C的精度范圍。某些型號的PT100甚至能夠達到更高的精度級別。

分辨率：

由于PT100是模擬溫度傳感器，其分辨率取決于所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。通常情況下，它可以提供12位或更高的分辨率。

功耗：

PT100的功耗相對較低，通常在幾毫瓦到幾十毫瓦的范圍內(nèi)。具體的功耗取決于使用環(huán)境和電路設(shè)計。

接口：

PT100通常采用模擬電壓輸出，它的電阻值隨溫度變化而變化，可通過模擬輸入引腳連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）或測量電路。

封裝：

PT100有多種封裝形式可供選擇，常見的封裝類型包括玻璃封裝和金屬封裝。它們具有不同的物理特性和安裝方式，以適應不同的應用需求。

TMP36

簡介：

TMP36是一種模擬輸出的溫度傳感器，可直接測量環(huán)境溫度并輸出與溫度成比例的電壓信號。它是一種低成本、易于使用的溫度傳感器，適用于各種溫度測量應用。

測溫范圍：

TMP36的測溫范圍通常為-40°C至+125°C，適用于常見的溫度測量需求。

精度：

TMP36通常具有較高的測溫精度，可以提供±1°C的精度范圍。在一些特定型號中，精度可能更高。

分辨率：

由于TMP36是模擬溫度傳感器，其分辨率取決于所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。通常情況下，它可以提供10位或12位的分辨率。

功耗：

TMP36的功耗非常低，通常在幾十微瓦的范圍內(nèi)。這使得它非常適合用于低功耗的應用場景，并且有助于節(jié)省能源。

接口：

TMP36是一款模擬溫度傳感器，其輸出為線性電壓信號。它可以通過模擬輸入引腳與微控制器或其他模擬電路進行連接和讀取。

封裝：

TMP36通常以TO-92封裝形式出現(xiàn)，這是一種常見的封裝形式，方便安裝和連接。

NTC103

簡介：

NTC103是一種常見的NTC熱敏電阻溫度傳感器，利用材料的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度。它是一種成本低、響應快的溫度傳感器，廣泛應用于各種溫度測量和控制場景。

測溫范圍：

NTC103的測溫范圍通常為-40°C至+125°C，適用于常見的溫度測量需求。也有一些型號的NTC熱敏電阻提供更廣泛的測溫范圍選擇。

精度：

NTC103的測溫精度通常取決于其特性曲線和電路設(shè)計，精度范圍一般在±1°C至±5°C之間。

分辨率：

NTC103的分辨率主要取決于所連接的測量電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。通常情況下，它可以提供10位或12位的分辨率。

功耗：

NTC103的功耗非常低，通常在幾毫瓦的范圍內(nèi)。這使得它非常適合用于低功耗和便攜式設(shè)備，有助于節(jié)省能源。

接口：

NTC103一般以兩個引腳形式出現(xiàn)，其中一個引腳用于電阻與測量電路的連接，另一個引腳用于供電。

封裝：

NTC103有多種封裝形式可供選擇，常見的封裝類型包括玻璃封裝、片狀封裝等。不同的封裝形式適用于不同的安裝和連接方式。

AMG8833

簡介：

AMG8833是一種紅外溫度傳感器陣列，具有8×8個獨立的紅外溫度傳感器，可以同時測量多個點的溫度。它可以實現(xiàn)非接觸式紅外熱像圖的溫度測量，適用于許多應用領(lǐng)域。

測溫范圍：

AMG8833的測溫范圍通常為-20°C至+80°C，適用于常見的溫度測量需求。

精度：

AMG8833的測溫精度通常在±2.5°C范圍內(nèi)。精度受到多個因素的影響，如環(huán)境條件和傳感器校準等。

分辨率：

AMG8833具有8×8的陣列，每個像素的分辨率由傳感器自身決定。通常情況下，它可以提供0.25°C至1°C的分辨率。

功耗：

AMG8833的功耗取決于工作模式和采樣頻率等因素。在低功耗模式下，功耗較低，適用于要求節(jié)能的應用場景。

接口：

AMG8833通常通過I2C接口與微控制器或其他設(shè)備進行通信。它使用I2C總線來傳輸溫度數(shù)據(jù)和配置命令。

封裝：

AMG8833一般以表面貼裝封裝（Surface Mount Package）形式出現(xiàn)，常見的封裝類型包括QFN和LGA等。

11. 參考使用案例

NTC熱敏電阻轉(zhuǎn)化為溫度值

NTC熱敏電阻溫度計算方法，B值法

這里T1和T2指的是K度即開爾文溫度，K度=273.15(絕對溫度)+攝氏度；其中T2=(273.15+25)[通常都是用25℃]

R1是熱敏電阻在T1溫度下的阻值；

R2是熱敏電阻在T2溫度下的標稱阻值,T2一般是常溫25℃

B值是熱敏電阻的重要參數(shù)(參考具體型號熱敏電阻datasheet)

exp是e的n次方；

NTC熱敏電阻隨環(huán)境溫度(T)升高，電阻值(R)會下降，反之，當溫度(T)下降，電阻值(R)會上升。其對溫度感應非常靈敏，NTC熱敏電阻電路相對簡單，價格低廉，組件精確，可以輕松獲取項目的溫度數(shù)據(jù)，因此廣泛應用于各種溫度的感測與補償中。

常規(guī)NTC熱敏電阻參數(shù)：溫度為(R25℃)時，阻值為10kΩ，B值(25/85)為3435。溫度為（R25℃）時，阻值為100kΩ，B值(25/50)為3950

轉(zhuǎn)換代碼如下：

from machine import Pin,ADC
import time
import math

A0 = ADC(0)

temp=1
temp1=1

while True:
    Analogvalue=A0.read_u16()
    print("Analogvalue=",Analogvalue)
    voltage=3.32*float(Analogvalue)/65535
    print("voltage=",voltage)
    Rt=10000*voltage/(3.32-voltage)
    print("Rt=",Rt)

    temp=1/(((math.log(Rt/10000))/3950)+(1/(273.15+25)))
    temp=temp-273.15
    print('temperature=',temp,'c')
    if(temp>34):
        print('hot')
    else:
        print('cold')
    time.sleep(1)

NTC熱敏電阻模擬溫度傳感器模塊：KY-028

KY-028數(shù)字溫度傳感器根據(jù)熱敏電阻測量溫度變化。該模塊具有數(shù)字和模擬輸出，有一個電位計用于調(diào)整數(shù)字接口上的檢測閾值。注：該模塊不能精準的測量溫度，只能測量溫度相對變化，可做固定環(huán)境下的溫度報警器使用。

使用KY-028來監(jiān)測溫度變化，調(diào)節(jié)模塊上的可變電阻器使其在正常環(huán)境下報警輸出引腳輸出為低電平，將傳感器連接到樹莓派拓展板上。

樹莓派——-KY-028

3.3——+

GND——G

DO——-GPIO20

A0——-GPIO26(ADC0)

當溫度正常時RGB燈為常綠，oled顯示屏顯示Normal

當溫度升高時發(fā)出報警信息RGB燈變?yōu)榧t色閃爍，oled顯示屏顯示W(wǎng)arn!!!，同時蜂鳴器響起

from machine import Pin,ADC,PWM
from oled import oled
from ssd1306 import SSD1306_SPI
from board import pin_cfg
import framebuf
import array
import rp2
import time
import math

D0 = Pin(20,Pin.IN)
A0 = ADC(0)
pwm0 = PWM(Pin(19))      # 從引腳創(chuàng)建 PWM 對象
pwm0.freq(7000)         # 設(shè)置頻率
pwm0.duty_u16(500)      # 設(shè)置占空比, 范圍 0-65535

status=1
temp=1

NUM_LEDS = 12

#設(shè)置pio工作模式
@rp2.asm_pio(sideset_init=rp2.PIO.OUT_LOW, out_shiftdir=rp2.PIO.SHIFT_LEFT, autopull=True, pull_thresh=24)


def ws2812():
    T1 = 2
    T2 = 5
    T3 = 3
    wrap_target()
    label("bitloop")
    out(x, 1)               .side(0)    [T3 - 1]
    jmp(not_x, "do_zero")   .side(1)    [T1 - 1]
    jmp("bitloop")          .side(1)    [T2 - 1]
    label("do_zero")
    nop()                   .side(0)    [T2 - 1]
    wrap()

#使用 ws2812 程序創(chuàng)建狀態(tài)機，輸出到 Pin(22)上。
sm = rp2.StateMachine(0, ws2812, freq=8_000_000, sideset_base=Pin(18))

# 啟動狀態(tài)機，它將等待其FIFO上的數(shù)據(jù)。
sm.active(1)

# 通過一系列 LED RGB 值在 LED 上顯示圖案。
ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)])

while True:
    Analogvalue=A0.read_u16()#讀取ADC值
    voltage=3.3*float(Analogvalue)/65535#將ADC值轉(zhuǎn)換為電壓值
    status=D0.value()
    oled.fill(0)
    oled.show()#oled清屏
    if(status==1):#報警狀態(tài)
        pwm0.freq(7000)
        pwm0.duty_u16(500)#使蜂鳴器響起
        print('Warn!!!')
        oled.text("Warn!!!",35,20)
        oled.show()
        for j in range(NUM_LEDS):
            ar[j]=3840
        sm.put(ar, 8)
        time.sleep(0.4)
        for j in range(NUM_LEDS):
            ar[j]=0
        sm.put(ar, 8)
        time.sleep(0.4)
    else:#正常狀態(tài)
        pwm0.deinit()
        print('Normal')
        oled.text("Normal",35,20)
        oled.show()
        for j in range(NUM_LEDS):
            ar[j]=983040
        sm.put(ar, 8)
    time.sleep(1)

火焰紅外傳感器KY-026

KY-026火焰?zhèn)鞲衅髂K可檢測火災發(fā)出的紅外光。該模塊具有數(shù)字和模擬輸出以及用于調(diào)節(jié)靈敏度的電位計。常用于火災探測系統(tǒng)。注：該模塊只可監(jiān)測火焰的紅外光，不能測出準確的溫度值

使用KY-026來監(jiān)測火災的發(fā)生，調(diào)節(jié)模塊上的可變電阻器使其在正常環(huán)境下報警輸出引腳輸出為低電平，將傳感器連接到樹莓派拓展板上。

樹莓派——-KY-028

3.3——+

GND——G

DO——-GPIO20

A0——-GPIO26(ADC0)

當溫度正常時RGB燈為常綠，oled顯示屏顯示Normal

當溫度升高時發(fā)出報警信息RGB燈變?yōu)榧t色閃爍，oled顯示屏顯示Fire!!!，同時蜂鳴器響起

from machine import Pin,ADC,PWM
from oled import oled
from ssd1306 import SSD1306_SPI
from board import pin_cfg
import framebuf
import array
import rp2
import time
import math

D0 = Pin(20,Pin.IN)
A0 = ADC(0)
pwm0 = PWM(Pin(19))      # 從引腳創(chuàng)建 PWM 對象
pwm0.freq(7000)         # 設(shè)置頻率
pwm0.duty_u16(500)      # 設(shè)置占空比, 范圍 0-65535

status=1
temp=1

NUM_LEDS = 12

#設(shè)置pio工作模式
@rp2.asm_pio(sideset_init=rp2.PIO.OUT_LOW, out_shiftdir=rp2.PIO.SHIFT_LEFT, autopull=True, pull_thresh=24)


def ws2812():
    T1 = 2
    T2 = 5
    T3 = 3
    wrap_target()
    label("bitloop")
    out(x, 1)               .side(0)    [T3 - 1]
    jmp(not_x, "do_zero")   .side(1)    [T1 - 1]
    jmp("bitloop")          .side(1)    [T2 - 1]
    label("do_zero")
    nop()                   .side(0)    [T2 - 1]
    wrap()

#使用 ws2812 程序創(chuàng)建狀態(tài)機，輸出到 Pin(22)上。
sm = rp2.StateMachine(0, ws2812, freq=8_000_000, sideset_base=Pin(18))

# 啟動狀態(tài)機，它將等待其FIFO上的數(shù)據(jù)。
sm.active(1)

# 通過一系列 LED RGB 值在 LED 上顯示圖案。
ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)])

while True:
    Analogvalue=A0.read_u16()#讀取ADC值
    voltage=3.3*float(Analogvalue)/65535#將ADC值轉(zhuǎn)換為電壓值
    status=D0.value()
    oled.fill(0)
    oled.show()#oled清屏
    if(status==1):#報警狀態(tài)
        pwm0.freq(7000)
        pwm0.duty_u16(500)#使蜂鳴器響起
        print('Fire!!!')
        oled.text("Fire!!!",35,20)
        oled.show()
        for j in range(NUM_LEDS):
            ar[j]=3840
        sm.put(ar, 8)
        time.sleep(0.4)
        for j in range(NUM_LEDS):
            ar[j]=0
        sm.put(ar, 8)
        time.sleep(0.4)
    else:#正常狀態(tài)
        pwm0.deinit()
        print('Normal')
        oled.text("Normal",35,20)
        oled.show()
        for j in range(NUM_LEDS):
            ar[j]=983040
        sm.put(ar, 8)
    time.sleep(1)

半導體溫度傳感器DS18B20

使用RP2040驅(qū)動DS18B20的示例

import machine
import onewire
import ds18x20
import time

# 定義連接到DS18B20數(shù)據(jù)線的引腳
data_pin = machine.Pin(2)

# 創(chuàng)建單總線類
ow = onewire.OneWire(data_pin)

# 創(chuàng)建DS18B20類
temp_sensor = ds18x20.DS18X20(ow)

# 掃描OneWire總線上的DS18B20器件
devices = temp_sensor.scan()

if len(devices) == 0:
    print("No DS18B20 devices found")
else:
    print("Found", len(devices), "DS18B20 device(s)")
    print("Device addresses:", devices)

while True:
    # 執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換和讀取溫度
    temp_sensor.convert_temp()
    time.sleep_ms(750)  # 等待轉(zhuǎn)換完成

    for device in devices:
        temperature = temp_sensor.read_temp(device)
        print("Temperature:", temperature, "°C")

    time.sleep(1)  # 等待 1 秒，然后進行下一次讀數(shù)

數(shù)字溫度傳感器TCN75A

TCN75AVUA是一種溫度傳感器芯片其測溫物理原理基于熱敏電阻原理。

在TCN75AVUA芯片中，使用了一種稱為負溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻。

NTC熱敏電阻的電阻值隨溫度升高而下降，而在溫度下降時電阻值則上升。

該芯片中的熱敏電阻與溫度敏感元件組成一個溫度敏感電路。

在特定的溫度下，電路會產(chǎn)生一個電壓，該電壓與溫度成比例。

芯片內(nèi)部的模擬電路和ADC將該電壓轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字值，這個數(shù)字值就代表測量到的溫度。

由芯片TCN75A設(shè)計了一款數(shù)字溫度傳感器，該傳感器使用I2C通信，可直接讀取溫度。

from machine import I2C,Pin
import math
import time

# I2C 地址
TCN75A = 0x48

#I2C設(shè)備內(nèi)部寄存器
TA = 0x00#溫度寄存器地址
CONFIG = 0x01#配置寄存器地址
THYST = 0x02#溫度報警下限地址
TSET = 0x03#溫度報警上限地址

#常用參數(shù)
Temp_9bit = 0x00#設(shè)置溫度精度為0.5 C
Temp_10bit = 0x20#設(shè)置溫度精度為0.25 C
Temp_11bit = 0x40#設(shè)置溫度精度為0.125 C
Temp_12bit = 0x60#設(shè)置溫度精度為0.0625 C
Comparator = 0x00#設(shè)置報警輸出為比較器模式
Interrupt = 0x02#設(shè)置報警輸出為中斷模式
Alert_high = 0x04#設(shè)置報警輸出為高
Alert_low = 0x00#設(shè)置報警輸出為低


code=0
temp=0
#初始化I2C
i2c = I2C(id=0,scl=Pin(21),sda=Pin(20),freq=50_000)

#向指定寄存器寫入數(shù)據(jù)
def reg_write(i2c, addr, reg, data):
    # Construct message
    msg = bytearray()
    msg.append(data)

    i2c.writeto_mem(addr, reg, msg)

#從指定寄存器中讀取指定字節(jié)的數(shù)據(jù)
def reg_read(i2c, addr, reg, nbytes):

    data = i2c.readfrom_mem(addr, reg, nbytes)
    return data

#讀取總線上掛載的I2C設(shè)備并返回其地址
addr_list = i2c.scan()
print(addr_list)

reg_write(i2c,TCN75A,TA,Temp_12bit)#設(shè)置溫度精度

while True:
    code=reg_read(i2c,TCN75A,TA, 2)
    temp=code[0]+code[1]*0.00390625#將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫度
    print("Temperature = "+str(temp)+" C")
    time.sleep(1)