Termometry cyfrowe są powszechnie stosowane w placówkach ochrony zdrowia do pomiaru temperatury ciała pacjentów. Są również nieodzowne w przemyśle spożywczym, gdzie służą do kontroli temperatury podczas przygotowywania i przechowywania żywności. Wykorzystuje się je także do monitorowania warunków środowiskowych.
Termometry cyfrowe łączą dużą dokładność z prostotą obsługi, dlatego znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach. Na fotografii pokazano autorski prototyp termometru cyfrowego zmontowany na płytce stykowej.
Schemat i działanie układu
Termometr składa się z modułu Arduino Uno (BOARD1), czujnika temperatury LM35 (IC1), wyświetlacza LCD 16×2 (LCD1) oraz kilku elementów pomocniczych. Aby uruchomić termometr, wystarczy podłączyć do modułu Arduino baterię lub zasilacz o napięciu 9 V.
LM35 jest analogowym czujnikiem temperatury, którego napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do temperatury. Moduł Arduino mierzy to napięcie i obliczoną wartość temperatury wyświetla na wyświetlaczu LCD. Napięcie wyjściowe czujnika zmienia się o 10 mV na każdy 1°C. Oznacza to, że przy napięciu wyjściowym równym 250 mV wskazywana temperatura wynosi około 25°C. Przypis redaktora: Czujnik LM35 został obszernie omówiony na łamach „Elektroniki dla Wszystkich” w numerze 2/2025.
Moduł Arduino odczytuje napięcie z wyjścia czujnika na wejściu analogowym A1. Wbudowany przetwornik analogowo-cyfrowy przekształca zmierzone napięcie na postać cyfrową, na podstawie której program oblicza bieżącą temperaturę. Następnie wynik jest wyświetlany na wyświetlaczu LCD.
W opisywanym termometrze funkcję układu sterującego pełni moduł Arduino Uno. Jest to uniwersalna platforma sprzętowa typu open source przeznaczona do nauki programowania i budowy prototypów urządzeń elektronicznych. Moduł Arduino Uno jest oparty na mikrokontrolerze z rodziny ATmega.
W systemach wbudowanych powszechnie stosuje się znakowe wyświetlacze LCD 16×2, ponieważ są tanie, łatwo dostępne, niewielkie i proste w obsłudze. Pole wyświetlacza składa się z dwóch wierszy po 16 znaków. Każdy znak jest tworzony na matrycy o wymiarach 5×8 pikseli. Wyświetlacz jest podłączany za pomocą 16 wyprowadzeń, obejmujących 8 linii danych (D0...D7), 3 linie sterujące (RS, R/W i EN) oraz pozostałe wyprowadzenia służące do zasilania, podświetlenia i regulacji kontrastu.
Przejdźmy teraz do opisu programu. W kodzie źródłowym dołączono bibliotekę obsługującą wyświetlacz LCD. Następnie zdefiniowano numery pinów linii sterujących wyświetlaczem oraz wejścia analogowego, do którego podłączono czujnik temperatury. Napięcie z wyjścia czujnika jest odczytywane przez przetwornik analogowo-cyfrowy modułu Arduino za pomocą funkcji analogRead(), a uzyskana wartość zostaje zapisana w zmiennej programu. Następnie jest ona przeliczana na temperaturę zgodnie z odpowiednim wzorem.