Dieses Modul beinhaltet einen NTC Thermistor welcher Temperaturen im Bereich von -55°C bis zu +125°C messen kann. Dieser hat bei höherer Temperatur einen immer weniger werdenden Widerstandswert.

Diese Änderung des Widerstands lässt sich mathematisch annähern und in einen linearen Verlauf umrechnen und den Temperaturkoeffizienten (Abhängigkeit von Widerstandsänderung zur Temperaturänderung) bestimmen. Mittels diesen lässt sich somit dann immer die aktuelle Temperatur errechnen, wenn man den aktuellen Widerstand kennt.

Dieser Widerstand lässt sich mit Hilfe eines Spannungsteilers bestimmen, wo sich eine bekannte Spannung über einen bekannten und einen unbekannten (veränderlichen) Widerstand aufteilt. Mittels dieser gemessenen Spannung lässt sich dann der Widerstand berechnen - die genaue Berechnung ist in den untenstehenden Codebeispielen enthalten.

Technische Daten

Beinhaltet einen NTC
Messbereich –55°C bis +125°C
Bekannter Widerstand 10kΩ
Spezifischer Widerstand des NTC 3950Ω

Pin-Belegung

Codebeispiel Arduino

Anschlussbelegung Arduino

Arduino Sensor
A0 (KY-053 ADC) Signal
5V +V
Masse GND
Arduino KY-053
5V +V
Masse GND
A5 SCL
A4 SDA

Für das folgende Codebeispiel wird eine zusätzliche Bibliothek benötigt:

Adafruit_ADS1x15 von Adafruit | veröffentlicht unter der BSD License

Das unten stehende Beispiel verwendet diese besagte Library - hierzu empfehlen wir diese von Github herunterzuladen, zu entpacken und im Arduino-Library-Ordner, welcher sich standardmäßig unter (C:\Benutzer\[Benutzername]\Dokumente\Arduino\libraries) befindet, zu kopieren, damit diese für dieses Codebeispiel und folgende Projekte zur Verfügung steht. Alternativ ist diese auch im unten stehenden Download Paket ebenfalls enthalten.

Das Programm misst den aktuellen Spannungswert am NTC, berechnet die Temperatur und übersetzt das Ergebnis in °C für die serielle Ausgabe

#include <Adafruit_ADS1015.h>
#include <math.h>

Adafruit_ADS1115 ads;

void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);
  
  Serial.println("Werte des analogen Eingaenges A1 des ADS1115 werden ausgelesen und ausgegeben");
  Serial.println("ADC Range: +/- 4.096V  1 bit = 0.125mV");
  
  // Dieses Modul besitzt an seinen analogen Eingängen Signalverstärker, deren
  // Verstärkung per Software in den untenstehenden Bereichen konfiguriert werden
  // können.
  // Dieses ist in dem Fall gewünscht, wenn ein bestimmter Spannungsbereich
  // als messergebnis erwartet wird und man so eine höhere Auflösung des Signals
  // erhält.
  // Als Standardverstärkung ist Gain=[2/3] gewählt und kann durch Auskommentieren
  // auf eine andere Verstärkung umgestellt werden.
  //                                                                ADS1115
  //                                                                -------
  // ads.setGain(GAIN_TWOTHIRDS);  // 2/3x gain +/- 6.144V  1 bit = 0.1875mV
  ads.setGain(GAIN_ONE);        // 1x gain   +/- 4.096V  1 bit = 0.125mV
  // ads.setGain(GAIN_TWO);        // 2x gain   +/- 2.048V  1 bit = 0.0625mV
  // ads.setGain(GAIN_FOUR);       // 4x gain   +/- 1.024V  1 bit = 0.03125mV
  // ads.setGain(GAIN_EIGHT);      // 8x gain   +/- 0.512V  1 bit = 0.015625mV
  // ads.setGain(GAIN_SIXTEEN);    // 16x gain  +/- 0.256V  1 bit = 0.0078125mV
  
  ads.begin();
}

void loop(void)
{
  uint16_t adc1;
  float voltage1;
  float gain_conversion_factor;
  
  // Der Befehl "ads.readADC_SingleEnded(0)" ist die eigentliche Operation, die die Messung im ADC startet.
  // die "0" als Variable für diese Funktion definiert den verwendeten Channel, der gemessen werden soll
  // Soll z.B. der dritte Channel gemessen werden, so muss diese mit der "3" ausgetauscht werden
  adc1 = ads.readADC_SingleEnded(1);
  
  // Dieser Wert wird für die Umrechnung in eine Spannung benötigt - dieser hängt von der eingestellten Verstärkung ab.
  // Der passende Wert zur Verstärkung sollte aus der oben aufgezeigten Tabelle entnommen werden
  gain_conversion_factor = 0.125;
  
  // Umrechnung der aufgezeichneten Werte in eine Spannung
  voltage1 = (adc1 * gain_conversion_factor);
  
  // Ausgabe der Werte auf die serielle Schnittstelle
  Serial.print("Analoger Eingang 1: "); Serial.print(voltage1); Serial.println("mV");
 
  double Temp;
  Temp = ((voltage1 / 3300) * 10000) / (1 - (voltage1 / 3300));
  Temp = 1 / ((1/298.15) + (1 / 3950.0) * log(Temp / 10000));
  Temp = Temp - 273.15;
  
  Serial.print("Aktuelle Temperatur ist:");
  Serial.print(Temp);
  Serial.println("°C");
  Serial.println("---------------------------------------");

  delay(1000);
}

Beispielprogramm Download

KY013-Arduino.zip

Codebeispiel Raspberry Pi

Anschlussbelegung Raspberry Pi

Raspberry Pi Sensor
KY-053 A0 Signal
3,3V [Pin 1] +V
Masse [Pin 6] GND
Sensor KY-053
Signal A0
+V 3,3V [Pin 1]
GND Masse [Pin 6]
Raspberry Pi KY-053
GPIO 3 [Pin 5] SCL
Gpio 2 [Pin 3] SDA

Analoger Sensor, daher muss folgendes beachtet werden

Der Raspberry Pi besitzt im Gegensatz zum Arduino keine analogen Eingänge bzw. es ist kein ADC (analog digital Converter) im Chip des Raspberry Pi's integriert. Dies schränkt den Raspberry Pi ein, wenn man Sensoren einsetzen möchte, wo nicht digital Werte ausgegeben werden [Spannungswert überschritten -> digital EIN | Spannungswert unterschritten -> digital AUS | Beispiel: Knopf gedrückt [EIN] Knopf losgelassen [AUS]], sondern es sich hier um einen kontinuierlichen veränderlichen Wert handeln sollte (Beispiel: Potentiometer -> Andere Position = Anderer Spannungswert)

Um diese Problematik zu umgehen, besitzt unser Sensorkit X40 mit dem KY-053 ein Modul mit 16 Bit genauen ADC, welches Sie am Raspberry nutzen können, um diesen um 4 analoge Eingänge erweitern zu können. Dieses wird per I2C an den Raspberry Pi angeschlossen, übernimmt die analoge Messung und gibt den Wert digital an den Raspberry Pi weiter.

Somit empfehlen wir, bei analogen Sensoren dieses Sets das KY-053 Modul mit dem besagten ADC dazwischenzuschalten. Nähere Informationen finden Sie auf der Informationsseite zum KY-053 Analog Digital Converter

Das Programm nutzt zur Ansteuerung des ADS1115 ADC die entsprechenden ADS1x15 und I2C Python-Libraries von Adafruit. Diese wurden unter dem folgenden Link https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_ADS1x15 unter der MIT-Lizenz veröffentlicht. Die benötigten Libraries sind nicht im unteren Download-Paket enthalten.

Bitte beachten Sie das Sie vor der benutzung dieses Beispiels I2C auf ihrem Raspberry Pi aktivieren müssen.

#!/usr/bin/python
# coding=utf-8

import time
import board
import busio
import adafruit_ads1x15.ads1115 as ADS
from adafruit_ads1x15.analog_in import AnalogIn
import math
# Create the I2C bus
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)

# Create the ADC object using the I2C bus
ads = ADS.ADS1115(i2c)
voltageMax = 3.3
# Create single-ended input on channels
chan0 = AnalogIn(ads, ADS.P0)
chan1 = AnalogIn(ads, ADS.P1)
chan2 = AnalogIn(ads, ADS.P2)
chan3 = AnalogIn(ads, ADS.P3)



while True:
    temperatur = ((chan0.voltage / 3.3) * 10000) / (1 - (chan0.voltage / 3.3));
    temperatur = 1 / ((1 / 298.15) + (1 / 3950) * math.log(temperatur / 10000))
    temperatur = temperatur - 273.15
    print("Temperatur: ",'%.2f' % temperatur,"°C")
    print("---------------------------------------------------")
    time.sleep(1)

Beispielprogramm Download

KY013-RPi.zip

Zu starten mit dem Befehl:

sudo python3 KY013-mit-KY053.py

Codebeispiel Micro:Bit

Anschlussbelegung Micro:Bit:

Micro:Bit Sensor
Pin 1 Signal
3V +V
Masse GND

Hierbei handelt es sich um ein MakeCode Beispiel für Micro:Bit welches essenziel das gleiche macht wie die Beispiele der anderen beiden Varianten. Jedoch ist dieses Beispiel eher näher an das Beispiel des Raspberry Pi angelehnt als an das Beispiel des Arduino.

Beispielprogramm Download

microbit-KY-013.zip