Sinds 1974
Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie

De laatste weerflitsen

  • 22:09
    Eesveen
    16,1°C
  • 20:54
    Sluis
    17,7°C
    (3/8) Half bewolkt
    Windrichting: Z
    Windkracht: 2 = Zwakke wind
Advertenties
Bakker & Co Het magazine voor weerliefhebbers Weerhuisje

Bouw zelf een weerstation – Temperatuur meten (1)

In het vorige artikel heb ik al duidelijk gemaakt dat ik gebruikmaak van de Texas Instruments LaunchPad. Nu er ook in België belangstelling blijkt te bestaan heb ik er nog eens goed over nagedacht. De uitkomst is dat ik de projecten ook ga ontwikkelen voor de Arduino.
Het ontwikkelingswerk zal nog steeds in eerste instantie plaatsvinden op de LaunchPad.

1) Diverse Pt100 modellen; geheel rechts een 'thin film' voorbeeld

Maar daarnaast zal ook de Arduino worden ingeschakeld. De specifieke Arduino dingen zullen gepubliceerd worden op de website. Dat maakt het mogelijk voor de Arduino liefhebbers om ook mee te doen aan dit project. Tenslotte is de Arduino en daarbij behorende accessoires veel makkelijker aan te schaffen dan de LaunchPad.

OK, daar gaan we dan. We starten met het meten van temperatuur, dat is toch één van de belangrijkste dingen die we willen weten als we aan een nieuwe dag beginnen?
Hoe warm of koud is het of wordt het vandaag. Hoe warm het wordt laat ik graag aan de mensen in De Bilt over. Hoe warm het is gaan we proberen zelf te meten.

Temperatuur sensoren
Laten we eens kijken wat voor sensoren er voor en redelijk bedrag beschikbaar zijn om de temperatuur te meten.

  1. PT-100. Wordt, heb ik begrepen, als een soort niet te vermijden standaard beschouwd. De PT-100 is een Resistance Temperature Detector. Hier zijn hele dure uitvoeringen van te koop. Ik ga gebruikmaken van de ‘thin film’ variant.
  2. Thermistor. Is een NTC. Negatieve Temperatuur Coëfficiënt. Heeft een negatief temperatuur / weerstand verloop.
  3. Halfgeleider. Zoals de LM35, TMP36 en DS18B20. Zij in de fabriek gekalibreerde sensoren met een analoge of digitale uitgang. Zijn een combinatie van halfgeleider sensor/versterker/communicatieprotocol.
  4. Thermokoppel. Twee verschillende metalen die kleine stroom genereren naar gelang de temperatuur.

Dit zijn de meest gangbare en voor een amateur nog te betalen sensoren. Ik weet ook wel dat verschillende uitvoeringen van bovenstaande sensoren flink in de papieren kunnen lopen. Maar wij gaan ons bezighouden met de simpele en betaalbare versies van een paar euro. Het zal je verbazen hoe goed je daar toch mee kunt meten.

Als eerste nemen we de thermistor. Deze lijkt, op het eerste gezicht, de meest simpele van de sensoren.
Eigenlijk is het niet meer dan een bolletje temperatuurgevoelig materiaal met een paar pootjes. De thermistor wordt veel gebruikt in de standaard digitale koortsthermometer.
Om metingen met de thermistor te maken kun je hem op drie verschillende manieren aansluiten. Voor het meten van weerstand, spanning of stroom.
Ik gebruik in de schema’s het Amerikaanse symbool voor een thermistor. Het Europese symbool lijkt te veel op een instelweerstand, naar mijn smaak, dat geldt ook voor het symbool van een weerstand. In Europa gebruiken we daar een rechthoekje voor, maar eigenlijk kan dat van alles betekenen. Daarom kies ik voor een weerstand ook voor het Amerikaanse symbool.

Meten
In het schema staan verwijzingen naar Ohmmeter enz. Alle drie de voorbeelden kunnen we met één meter meten nl. met een universeelmeter.
Een universeelmeter is een onmisbaar stuk gereedschap voor de elektronicahobbyist en met de meeste kun je stroom, spanning en weerstand meten.
Er zijn er ook met extra mogelijkheden, zoals transistortesters en piepende geleidingstesters.
Ook hier is het zo dat de sky the limit is, maar voor ongeveer 10 Euro kun je op Ebay of bij Banggood of DX een goede universeelmeter kopen. Zie de links onderaan het artikel.

Bij het meten van de weerstand (Ohm = Ω), meten we de veranderende weerstand van de thermistor, als ook de temperatuur veranderd. De eenheid Ohm (Ω) is genoemd naar Georg Ohm. Van de wet van Ohm is: U = I * R en met deze formule krijgen we tijdens onze metingen nog heel wat keren te maken.
Hierin is: U = spanning in Volt, I = Stroom in Ampère en R de weerstand in Ohm.

De thermistor die wij voor onze onderzoekingen gaan gebruiken heeft een weerstand van tienduizend Ohm bij een temperatuur van 25 graden Celsius.
In de elektronica wordt een getal als 10000 meestal aangeduid als 10K ook wel 10 Kilo gemoemd. Kilo = 1000. 10K is dus 10000.
De weestand wordt altijd aangegeven bij 25 graden Celsius. De thermistor is dus een 10kΩ type.
Als we de thermistor rechtstreeks op de universeelmeter aansluiten, in het bereik waarin we 10kΩ kunnen meten, dan zal de meter de weerstandswaarde aangeven die de thermistor op dat moment heeft bij de temperatuur van dat moment. Houdt je vinger maar eens tegen het bolletje van de thermistor. De vinger een beetje nat maken wil wel eens helpen. Pas op dat je niet de twee draadjes kortsluit.
Als het goed is zul je dan de weerstand lager zien worden. Jawel, lager. De thermistor is een zogenaamde NTC-weerstand. NTC staat voor Negatieve Temperatuur Coëfficiënt, dat betekent dat als de temperatuur oploopt de weerstand lager wordt. Andersom wordt als de temperatuur lager wordt de weerstand hoger. Even opletten, maar het went snel.

In de foto staat de keuzeschakelaar op het 20kΩ bereik van de universeelmeter; 10kΩ ligt daar middenin.
De meter geeft een weerstand aan van 10.77kΩ. Dat betekent 10770 Ohm. Deze waarde komt, ongeveer, overeen met een temperatuur van 22 graden Celsius.
De temperatuur die bij deze weerstandswaarde hoort zouden we kunnen aflezen uit een tabel die we tijdens het ijken van de thermistor zouden kunnen maken. Maar bespaar u de moeite. Het kan anders.

Als we het voltage meetbereik van de meter zouden gebruiken moet we er wel voor zorgen dat we een spanning op de thermistor aansluiten. Anders valt er niets te meten.
Voor die spanning zouden we een batterij kunnen gebruiken. Ik gebruik in dit geval een nieuwe 9 Volt batterij.
De schakeling is een zogenaamde spanningsdeler. Bij de gele pijl met ‘Naar voltmeter’ komt ongeveer de halve voedingsspanning te staan.
De thermistor is 10kΩ type, de weerstand is 10kΩ.
Dan geldt de formule: V2= (R2 / (R1 +R2)* V1.
V1 is de ingangsspanning. V2 de uitgangsspanning.
In theorie zou er dus 4,5 Volt uit moeten komen. De 4,67 Volt komt doordat een nieuwe batterij altijd iets meer geeft dan 9 Volt.

Houdt je vinger maar weer eens tegen de thermistor aan. Je zult dan zien dat de spanning omhoog gaat. Je zou aan de hand van de nieuwe spanning op de meter uit kunnen rekenen wat de weerstandswaarde van de thermistor op dat moment  is. Dat kan met de hand. Maar ik wil graag een programma introduceren dat ons daarbij kan helpen. En dat programma kan ons rekenwerk in het vervolg van de serie nog een stuk makkelijker maken.
Dat programma is Electronics assistent. Het is een ware gereedschapskist voor de elektronica hobbyist.
Je kunt er kleurcodes van weerstanden mee opzoeken. Weerstanden voor LED’s berekenen en, nu even belangrijk, spanningsdelers mee berekenen.
Als we bij Other --> Potential Divider kiezen voor R1 from V1…, dan hoeven we alleen de waarde van V1 ( heb ik stiekem even gemeten ) en de waarde van V2 en R2 in te vullen en het programma vertelt ons dat R1 ( de thermistor ) op dat moment 10K6 was.
Makkelijk toch. Download het programma Electronics Assistent en ontdek de vele mogelijkheden van dit prachtige gratis programma.

OK, blijft ons nog de laatste aansluitmogelijkheid; het meten van de stroom.
Hierbij wordt de plus ingang van de meter op een poot van de thermistor aangesloten en de – ingang van de meter op GND. GND staat voor ground. In het Nederlands ook wel aarde, massa of min genoemd.
De laatste tijd worden door de gebruikers van de kleine experimenteerbordjes regelmatig nieuwe begrippen bedacht en ingevoerd. Daar is dit een voorbeeld van. Dit soort begrippen raakt heel snel ingeburgerd.
Wat dacht je van sketch in plaats van programma. Heeft een rede, maar daar komen we later op terug als we gaan programmeren.
Vergeet bij het meten van de stroom niet om de weerstand weg te halen.

Meten is weten. Of toch niet?
Mooi, we kunnen nu op drie manieren metingen verrichten aan de thermistor. Maar we weten nog steeds niet hoe we er achter kunnen komen wat de temperatuur is. De klassieke methode was om bij verschillende temperaturen te gaan meten en dan te vergelijken met bijvoorbeeld een thermometer.
We krijgen dan een tabel met twee kolommen, één met temperaturen en één met, bijvoorbeeld, de weerstandswaarden.

Zo, ik weet ondertussen dat meteorologen gek zijn op tabellen en grafieken. Dus ik doe vrolijk mee.
Zoals in de grafiek te zien is, is het verloop niet lineair. En dat maakt het interpreteren van tussenliggende waarden best wel een beetje lastig. Gelukkig hebben twee wetenschappers dit zich een hele tijd geleden al gerealiseerd.

De heren Steinhart en Hart, hebben een formule bedacht die ons toch de juiste temperatuur laat berekenen volgens de volgende formule:
Formule Steinhart en HartDeze Steinhart–Hart formule gaan we gebruiken om op de computer de juiste temperatuur te berekenen bij een bepaald voltage. Dit is een ‘derde orde polinominaal’. Mooie kreet om te laten vallen op feestjes…

Om de berekeningen te kunnen programmeren moet wel het Energia IDE geïnstalleerd zijn.
Als je mee wilt doen zou ik je aan willen raden om jezelf vertrouwd te maken met het IDE (Integrated Development Environment) en het compileren van een paar programmaatjes.
De programmaatjes bij BASIC --> Blink en Communications --> ASCII Table zijn leuke programmaatjes om mee te beginnen.

Dan gaan we in de volgende aflevering kijken hoe we het voltage van de thermistor en weerstandschakeling in de LaunchPad kunnen krijgen en hoe we via de Steinhart–Hart formule tot een temperatuur bepaling kunnen komen en de gevonden waarde in een seriëlemonitor kunnen weergeven.

Extra informatie bij dit artikel is te vinden op mijn website in de Meteo Projecten afdeling.
Vanaf deze aflevering zijn ook de voor de Arduino belangrijke aanpassing op mijn website te vinden.
En je weet het hè, reacties en vragen zijn altijd welkom via e-mail.
Het VWK forum over zelfbouw kan men vinden op: VWK --> Zelfbouw instrumenten.

Links:
Energia Integrated Development Environment
Arduino microcomputer
Electronics Assistant
Digitale universeelmeter bij: Conrad, Deal Extreme (DX), Bang Good Shopping

Terug naar de Zelfbouwpagina.



SWT Meteorologie
© Copyright / Kopijrechten 2016 Henk Siewert
Alle rechten voorbehouden.
Overname alleen toegestaan na uitdrukkelijk en schriftelijke toestemming van de auteur.




09-12-2015 | Achtergrond_Zelfbouw | 1635
  • 26/9 23:01 Jaap:
    De tweede dag van het beloofde zomerweekend viel ook niet helemaal mee. De temperatuur wel, 23 graden, maar in Diepenheim was er niet zo veel zon en vanmorgen en in de namiddag ook nog een bui. In de vooravond terug naar De Bilt. Tot eind april geen meldingen meer uit Diepenheim. Voor het oosten van het land waren de weerberichten dit weekend geen succes.
  • 26/9 21:28 Hans:
    Enschede-W: een warme zondag (maxtemp 23.5) met aan het eind van de dag plaatselijke buien. Enschede-W hield het droog.
  • 26/9 17:19 Ted:
    Max.temp. 23,0 graden. Een aantal uur vrij zonnig. Na 15.40 wat meer bewolking. Laat die polaire lucht vanaf morgenavond komen en laat het morgen maar de laatste 20er van het jaar zijn. De hondsdagen hebben te lang geduurd.
  • 26/9 14:50 John:
    Dauwpunten van 15 tot 17 graden nog altijd erg hoog voor de tij van het jaar.
  • 26/9 14:06 Gerard:
    Heerlijk nazomerweer! Niet meer zo vochtig als zaterdag, mede omdat in Schoorl maar een paar spatten vielen vanmorgen en het nog steeds kurkdroog is.
  • 26/9 12:37 Ted:
    Vrij zonnig met nu 21,1 graden. Meet een vieze 83% is het weer klef.
  • 26/9 12:34 Pieter:
    De onverwachte bui liet heier vanochtend 2 mm achter Septemberneerslag nog maar 8 mm, nu breekt de zon goed door
  • 26/9 09:33 Ted:
    Beste start van de zondag. Binnen het licht aan en regen. Tijd dat het kouder wordt. Het zweetweer mag voorbij zijn.
  • 26/9 08:44 Pieter:
    Ook in Purmerend regent het nu vrij hard.
  • 26/9 08:25 Kees:
    Enigszins verrassend viel er in de vroege ochtend al een buitje in Eindhoven.
  • 25/9 22:55 Johan:
    In Ede 1 uur licht bewolkt de rest zwaar bewolkt, maar toch vrij warm
  • 25/9 20:26 Jaap:
    In Diepenheim is de eerste helft van het beloofde zomerse weekend mislukt. Vrijwel zonloos en de 20 graden werd niet gehaald. Weinig wind en ook droog, dus het was nog wel te doen. Laatste dag in Diepenheim. Morgen definitief naar De Bilt, althans voor dit jaar.
  • 25/9 18:08 Ted:
    Weer wat meer bewolking. Max.temp. 21,2 graden. Het zuiden van Nederland is helder. De eerste hoge bewolking van de storing voor morgen heeft Limburg al bereikt. Nu al? Ja nou al!
  • 25/9 17:46 Pieter:
    Het is weer de tijd dat de trekvogels over komen op weg naar het zuiden, die laten ook wel eens wat vallen .
  • 25/9 16:37 Ted:
    Nog de neerslagduur. Die is 9 minuten.
  • 25/9 16:36 Ted:
    Geen neerslagduur van 7 uur. Het zijn enkele druppels die vallen. Bv. 10.36 tot 10.38 uur enkele spatten. Dan valt in dat uurvak (10.00 tot 11.00 uur) neerslag. Er is vandaag 13 duizendste mm gevallen vandaag. Dus <0,1mm. Nu wat meer zon bij 21,0 graden.
  • 25/9 15:39 Pieter:
    Hoezo 7 uur neerslag Ted/ ? Hier in Purmerend is nog geen druppel gevallen , en dat ziet er ook niet naar uit Nu komt de zon steeds beter door de wolken heen.
  • 25/9 15:26 Ted:
    Smerige kleffe spons. Zon komt sporadisch door. 7 uurvakken waarin neerslag voorkwam. Nee... het is niet die mooie zaterdag die beloofd was. Temperatuur nu (15.10 uur) 20,7 bij een vieze 83% vochtigheid.
  • 25/9 13:26 Pieter:
    Hier in Purmerend nog steeds veel wolken ,waar slechts af en toe het zonnetje door heen prikt , niet veel wind temp 19 C
  • 25/9 10:31 John:
    Opklaringen in Rijen zichtbaar in het zuiden en zuidwesten, de zuidelijke hemel is goed als schoon momenteel.
  • 24/9 23:24 Jaap:
    Vandaag, vrijdag, weer netaan een warme dag. Het werd 20 graden. Veel plaatsen kwamen nog wat hoger. Maar hier was de hele morgen grijs en donker met in de vroege morgen ook nog wat regen. De zon kwam pas goed door in de loop van de middag. Kalme wind tussen Z en W.
  • 24/9 14:57 Pieter:
    Na een bewolkte ochtend trok de lucht open en schijnt de zon nu volop, temp ca 20 C en een stevige zw wind
  • 24/9 08:27 Kees:
    Een mistig begin van de dag in Eindhoven.
  • 24/9 07:42 Hans:
    Enschede-W: geheel bewolkt maar niet koud met 15 graden (minimum 14.4) Gisteravond viel nog wat lichte motregen goed voor 0.1 mm.
  • 24/9 00:01 Gerard:
    In mijn omgeving ook penetrante houtrook in de buitenlucht waarneembaar. Eveneens duidelijk minder koude avond en nacht, maar wel meer windkoelte.
  • 23/9 23:01 Erik:
    Zojuist wat lichte regen in Bennekom. Wind is gaan liggen en het voelt erg zacht aan in vergelijking met de afgelopen avonden. Toch gaan de houtkachels in de buurt al weer aan…
  • 23/9 20:43 Jaap:
    In Diepenheim nu weer geen warme dag. De temperatuur jojot heen en weer. Nu ruim 18 graden maximaal. Zonnig begin van de dag, maar verder bewolkt en in de avond ook nog wat gespetter. Niet echt koud.
  • 23/9 19:28 Ted:
    RIEPIET! Tot ongeveer 11.30 uur zonnige perioden. Daarna geheel bewolkt. Bleef geheel droog. (gelukt zonder taalvauten. Eh taalfouten.) Max.temp. 19,0 graden bij een ZW-5, Later WZW-5.
  • 23/9 19:24 Ted:
    Tot ongevver 11.30 uur zoninge periodne. daanra geheel bew. Bleef geheel droog. Herfst breekt nog neit door.
  • 23/9 19:16 John:
    Eerste herfstdag geeft in Rijen en wisseling van zon en wolken. Momenteel grotendeels helder weer. Er was overdag wat meer wind dan voorgaande dagen.
  • 23/9 18:44 Pieter:
    De eerste officiele herfstdag geeft meteen een herfstachtig gevoel , met veel bewolking en veel wind en nu zelfs wat regendruppels , max 18 C
  • 23/9 10:20 Hans:
    Enschede-W: nog vrij zonnig maar de eerste bewolking komt binnen. Actueel 13.8 graden maar de ZW-wind (4 Bft) voelt fris aan. Duidelijk dalende barometer maar waarschijnlijk weinig regen hier.
  • 22/9 23:12 Jaap:
    Gisteren niet, vandaag weer wel: een warme dag, zowel in De Bilt als in Diepenheim. Vanmiddag weer naar Diepenheim vertrokken voor de laatste paar dagen van dit seizoen. Onderweg veel zon en de wind, inmiddels ZW, hield zich rustig.
  • 22/9 22:50 Erik:
    Uiteindelijk wel gelukt: 20,6°C: een heerlijke, zonnige herfstdag.
  • 22/9 14:15 Erik:
    Het wordt spannend of we vandaag wel boven de 20°C gaan komen. Vooralsnog niet verder gekomen dan 19,4°C. Wat wazig blauwe lucht waardoor de zon de zaak niet voluit kan opwarmen.
  • 21/9 22:43 Jaap:
    Het kwik krabbelt weer omhoog. Vandaag bleef het net onder de 20 graden steken. Opnieuw weinig wind en aardig wat zon. Mooi weer nog steeds. De aangekonjdigde weerverslechtering lijkt ook mee te vallen (of tegen te vallen, als je van reuring houdt).
  • 21/9 21:49 Ted:
    Fraai herfstweer. Max.temp 18,6. Het is absoluut geen nazomerweer. Dan moet het 20+ zijn.
  • 21/9 21:12 Gerben:
    Code geel voor waterhozen regio Wadden
  • 21/9 20:46 Pieter:
    Lekker nazomerweer met veel zon en een iets koel windje .
  • 21/9 17:47 John:
    Dermate veel ijs- en sneeuwkristallen in de lucht dat de zon bij tijden redelijk gesluierd werd, ook in Rijen.
  • 21/9 06:51 Hans:
    Enschede-W: geheel bewolkt en vrij koud met 7.4 graden (minimum 6.8)
  • 20/9 22:09 Jaap:
    Duidelijk koeler vandaag. Maximaal 17 graden. Wat zon, maar in de middag tijdelijk zwaar bewolkt.
  • 20/9 20:55 Nico:
    Tweede dag onder de 20 graden pas deze maand. Vandaag 19,5 graden tegen 19,3 op de 1e. Verder moest ondanks de zon op de fiets de jas aan. Het voelde gewoon frisjes.
  • 20/9 19:01 Hans:
    Enschede-W: een wat kille dag (maxtemp 16.2) met vrij dichte wolkenvelden en soms wat (weinig overtuigende) zon.
  • 20/9 18:13 Ted:
    Het maximum van 17,3 werd al vroeg bereikt. Om 12.35 uur. Fraaie herfstdag. Het was frisser omdat ten oosten van ons land koelere lucht is binnengekomen.
  • 20/9 17:52 John:
    Vrij veel zon in Rijen, maar ook hier wat minder warm.
  • 20/9 17:26 Pieter:
    Vrij zonnig weer vandaag maar de zomerse warmte zijn we toch kwijt, de wind voelt fris aan , temp ca 17 C.
  • 20/9 08:47 John:
    Nog slechts twee niet warme dagen deze maand hier in Oss, vandaag wordt het spannend of de 20 graden gehaald wordt.
  • 19/9 17:51 Jaap:
    De Bilt op deze zondag weer een warme dag, maar het oosten kwam daar niet aan. Wellicht door bewolking en/of meer wind. (We zijn in De Bilt nu). Meestal andersom, althans in de zomer. De herfst is nu begonnen.
  • 19/9 16:53 Ted:
    Weer een mooie nazomerdag. Vrij zonnig bij een o 2 tot 3. Max. temp. 20,9 graden. Na 15.30 uur gaat de temperatuur alweer langzaam dalen. Nu (16.40 uur) 19,2 graden.
Bekijk het archief
Ma 27 september 2021
Bezoekers online
Er zijn 1 gast en 5 leden aanwezig: Adrie, Bart, Bert, Marco, Richard
Inloggen