Датчики температури та термометри

Датчик температури потрібен скрізь, де електроніка має знати, наскільки тепло: у терморегуляторі теплої підлоги, в інкубаторі, у льоху, у саморобній метеостанції на Arduino чи ESP32, у системі опалення та в холодильній камері. Щоб вибрати правильно, варто визначитися з трьома речами: який діапазон температур вимірювати, з якою точністю і як сигнал потрапить до контролера — аналоговим опором, цифровою шиною чи бездротовим зв’язком.

Які бувають датчики температури

Цифрові датчики на кшталт DS18B20 самі перетворюють температуру на число й передають його шиною 1-Wire. На одну лінію можна під’єднати кілька датчиків: кожен має власну унікальну 64-бітну адресу. Типова точність — ±0,5 °C у діапазоні −10…+85 °C, роздільна здатність налаштовується від 9 до 12 біт. Випускаються в корпусі TO-92 і в герметичній гільзі з нержавної сталі з кабелем — такий варіант годиться для води, ґрунту та вулиці.

NTC-термістори — резистори, опір яких зменшується під час нагрівання. Найпоширеніший номінал — 10 кОм при 25 °C. Вони недорогі, швидко реагують і стоять у більшості готових терморегуляторів і термостатів, газових котлів та побутової техніки. Недолік — нелінійна характеристика, тож термістор має відповідати приладу, до якого його під’єднують.

Платинові термометри опору (Pt100, Pt1000) і термопари (найчастіше типу K) застосовують у промисловості, печах і коптильнях, де температура значно перевищує +125 °C. Окрема група — комбіновані датчики температури й вологості та бездротові Wi-Fi або Bluetooth-датчики для розумного будинку.

Порівняння типів за параметрами

DS18B20 і Arduino: під’єднання та резистор

DS18B20 має три виводи: живлення, земля і лінія даних. Між лінією даних і живленням обов’язково ставлять підтягувальний резистор 4,7 кОм — без нього датчик не відповідає або видає помилки. На довгому кабелі (десятки метрів) номінал іноді зменшують, а провід беруть витою парою. Датчик працює від 3,0 до 5,5 В, тому сумісний і з 5-вольтовими платами Arduino, і з 3,3-вольтовими ESP8266 та ESP32. Для Home Assistant і ESPHome це один із найпростіших способів додати кілька точок вимірювання на одну лінію.

Вбудований датчик температури ESP32 показує нагрівання самого кристала, а не повітря, тож для реальних вимірювань потрібен зовнішній датчик.

Як вибрати датчик температури

• Діапазон. Для повітря й води вистачає до +125 °C, для печі та димоходу потрібна термопара.
• Сумісність. Для готового термостата беріть датчик того типу й номіналу, що вказаний у його документації: NTC 10 кОм і NTC 100 кОм не взаємозамінні.
• Виконання. Гільза з нержавійки та силіконовий кабель — для рідин і вулиці, відкритий корпус — для плати.
• Довжина кабелю та інтерфейс. Цифровий сигнал менш чутливий до завад і опору довгого проводу.

Датчик сам лише вимірює. Щоб за його сигналом вмикати нагрівач чи вентилятор, потрібен цифровий терморегулятор або контролер із виходом на реле. Перевірити справність термістора можна мультиметром: опір за кімнатної температури має бути близьким до номіналу й плавно зменшуватися під час нагрівання. Інші компоненти для збирання — у розділі радіодеталей.

Часті запитання

Який резистор потрібен для DS18B20?

Стандартно — 4,7 кОм між лінією даних і плюсом живлення. Один резистор на всю лінію, навіть якщо на ній кілька датчиків.

Який датчик температури підійде для ESP32 або ESP8266?

Найзручніше цифровий DS18B20 або комбінований датчик температури й вологості з інтерфейсом I2C: вони працюють від 3,3 В і легко під’єднуються в ESPHome та Home Assistant.

Чи можна замінити датчик температури котла універсальним?

Лише якщо збігаються тип і характеристика (найчастіше це NTC певного номіналу) та спосіб кріплення. Параметри слід звіряти з документацією котла.

Чим Wi-Fi датчик температури відрізняється від звичайного?

Wi-Fi або Bluetooth-датчик — готовий пристрій із батарейкою та передаванням даних у застосунок. Звичайний датчик — компонент, який під’єднують до терморегулятора чи мікроконтролера.

Як перевірити датчик температури?

NTC і Pt100 перевіряють омметром, порівнюючи опір із таблицею виробника. Цифровий датчик перевіряють на контролері: справний повертає адресу й правдоподібну температуру.