步驟1：

我早期的設(shè)計(jì)采用NTC溫度探頭，采用表查找技術(shù)將電阻分壓器的輸入電壓轉(zhuǎn)換為溫度。由于ESP32能夠進(jìn)行12位模擬輸入，并且由于我的設(shè)計(jì)是為了提高精度，因此我決定在電壓到溫度轉(zhuǎn)換的代碼中實(shí)現(xiàn)“Steinhart-Hart”方程。

首先由John S. Steinhart和Stanley R. Hart于1968年發(fā)表，Steinhart-Hart方程式定義了NTC溫度探頭的溫度關(guān)系阻力如下：

1/T = A +（B *（log（熱敏電阻）））+（C * log（熱敏電阻）* log（熱敏電阻）* log（熱敏電阻））

其中：

T是開氏度。

A，B，C是Steinhart-Hart系數(shù)（稍后會詳細(xì)介紹）。

熱敏電阻是當(dāng)前溫度下溫度探頭熱敏電阻的電阻值。

為什么這個(gè)看似復(fù)雜的Steinhart-Hart方程對于簡單的NTC溫度探頭來說是必不可少的數(shù)字溫度計(jì)？ “理想的”NTC溫度探頭將提供實(shí)際溫度的線性電阻表示，因此涉及電壓輸入和縮放的簡單線性方程將導(dǎo)致精確的溫度呈現(xiàn)。但是，NTC溫度探頭不是線性的，當(dāng)與幾乎所有低成本單板處理器（如WiFi套件32）的非線性模擬輸入結(jié)合時(shí)，會產(chǎn)生非線性模擬輸入，從而產(chǎn)生不準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)。通過使用Steinhart-Hart等公式以及仔細(xì)校準(zhǔn)，可以通過生成非常接近的實(shí)際溫度來獲得使用NTC溫度探頭和低成本單板處理器的高精度溫度讀數(shù)。

所以回到Steinhart-Hart方程式。該等式利用三個(gè)系數(shù)A，B和C來確定溫度作為熱敏電阻器的函數(shù)。這三個(gè)系數(shù)來自哪里？一些制造商使用NTC溫度探頭提供這些系數(shù)，而其他制造商則沒有。此外，制造商提供的系數(shù)可能是也可能不是您可能購買的精確溫度探頭，并且很可能是代表他們在一段時(shí)間內(nèi)制造的所有溫度探頭的大樣本的系數(shù)。最后，我根本找不到本設(shè)計(jì)中使用的探針的系數(shù)。

沒有所需的系數(shù)，我創(chuàng)建了Steinhart-Hart Spreadsheet，這是一個(gè)基于電子表格的計(jì)算器，可幫助生成NTC溫度探測所需的系數(shù)（我丟失了鏈接到我多年前使用的類似網(wǎng)絡(luò)計(jì)算器，所以我創(chuàng)造了這個(gè)）。為了確定溫度探頭的系數(shù)，我首先用數(shù)字歐姆表測量分壓器中使用的33k電阻的值，然后將值輸入標(biāo)有“電阻器”的電子表格的黃色區(qū)域。接下來，我將溫度探頭放在三個(gè)環(huán)境中;第一個(gè)室溫，第二個(gè)冰水和第三個(gè)沸水，以及一個(gè)已知的精確數(shù)字溫度計(jì)，并允許溫度計(jì)上的溫度和WiFi套件32顯示屏上出現(xiàn)的熱敏電阻輸入計(jì)數(shù)（稍后將詳細(xì)介紹）穩(wěn)定下來。當(dāng)溫度和熱敏電阻輸入計(jì)數(shù)穩(wěn)定后，我將已知準(zhǔn)確溫度計(jì)指示的溫度和WiFi套件32顯示屏上顯示的熱敏電阻計(jì)數(shù)輸入電子表格的黃色區(qū)域，標(biāo)記為“溫度計(jì)的度數(shù)F”和“AD分別來自三個(gè)環(huán)境中的WiFi套件32“。輸入所有測量值后，電子表格的綠色區(qū)域?qū)⑻峁㏒teinhart-Hart方程所需的A，B和C系數(shù)，然后將其復(fù)制并粘貼到源代碼中。

如前所述Steinhart-Hart方程的輸出以開氏度為單位，此設(shè)計(jì)顯示華氏度。從開爾文度到華氏度的轉(zhuǎn)換如下：

首先，通過從Steinhart-Hart方程中減去273.15（開氏度）來將開爾文度轉(zhuǎn)換為攝氏度：

度C =（A +（B *（log（熱敏電阻）））+（C * log（熱敏電阻）* log（熱敏電阻）* log（熱敏電阻））） - 273.15

第二，將攝氏度轉(zhuǎn)換為華氏度，如下所示：

度數(shù)F =（（度C * 9）/5）+ 32.

隨著Steinhart-Hart方程和系數(shù)完成后，需要第二個(gè)方程來讀取電阻分壓器輸出。本設(shè)計(jì)中使用的電阻分壓器型號為：

vRef 《---熱敏電阻《--- vOut 《---電阻《---接地

其中：

此設(shè)計(jì)中的vRef為3.3vdc。

熱敏電阻是用于電阻分壓器的NTC溫度探頭。

vOut是電阻分壓器的電壓輸出。

電阻是電阻分壓器中使用的33k電阻。

接地是好的。

v本設(shè)計(jì)中的電阻分壓器連接到WiFi套件32模擬輸入A0（引腳36），并且電阻分壓器的電壓輸出計(jì)算如下：

vOut = vRef *電阻/（電阻+熱敏電阻）

然而，正如Steinhart-Hart方程式中，熱敏電阻的電阻值是為了獲得溫度所必需的，而不是電阻分壓器的電壓輸出。因此，重新排列等式以輸出熱敏電阻值需要使用如下的小代數(shù)：

將兩側(cè)乘以“（電阻+熱敏電阻）”，結(jié)果為：

vOut *（電阻+熱敏電阻）= vRef *電阻

將兩側(cè)除以“vOut”，結(jié)果為：

電阻+熱敏電阻=（vRef *電阻） ）/vOut

從兩側(cè)減去“電阻”導(dǎo)致：

熱敏電阻=（vRef *電阻/電壓） - 電阻

最后，使用分配屬性，簡化：

熱敏電阻=電阻*（（vRef/vOut） - 1）

代入WiFi套件32 A0模擬輸入計(jì)數(shù)為0通過4095表示vOut，并用4096的值代替vRef，提供Steinhart-Hart方程所需的熱敏電阻電阻值的電阻分壓器公式變?yōu)椋?/p>

熱敏電阻=電阻*（（4096/模擬輸入計(jì)數(shù)） - 1）

因此，在數(shù)學(xué)背后，讓我們組裝一些電子設(shè)備。

第2步：組裝電子設(shè)備。

五條4英寸28awg電線（一條紅色，一條黑色，一條黃色和兩條綠色）。

One，Maverick“ET-72溫度探頭”探頭

一個(gè)2.5mm“手機(jī)”連接器，面板安裝

一個(gè)33k歐姆1％1/8瓦電阻器。

一個(gè)，壓電蜂鳴器。如果選擇一個(gè)不同的壓電蜂鳴器確保它符合這個(gè)規(guī)格（方波驅(qū)動，《= ESP32的當(dāng)前輸出）。

為了組裝其他組件，我執(zhí)行了以下步驟：

完成所有布線后，我仔細(xì)檢查了我的工作。

剝離并鍍錫每個(gè)4“線長的末端，如圖所示。

將黃線的一端和33k歐姆電阻的一端焊接到手機(jī)連接器的“Tip”引腳。

將黑線的一端焊接到33k歐姆電阻的自由端，并修掉多余的電阻線。

在導(dǎo)線和電阻上施加熱縮管。

將紅線的一端焊接到手機(jī)連接器上的“套管”引腳。

將黃色線的自由端焊接到WiFi套件32上的引腳36.

將黑線的自由端焊接到WiFi套件32上的GND引腳。

將紅線的自由端焊接到WiFi套件32上的3V3引腳。

將一根綠線焊接到壓電蜂鳴器的一根引線上。

將剩余的綠線焊接到壓電蜂鳴器的剩余導(dǎo)線上

將其中一根綠色壓電線的自由端焊接到WiFi套件32上的針腳32上。

將剩余的綠色壓電線的自由端焊接到WiFi套件32上的GND引腳。

將溫度探頭插入電話連接器。

步驟3：安裝軟件。

文件“AnalogInput.ino”是一個(gè)包含設(shè)計(jì)軟件的Arduino環(huán)境文件。除此文件外，您還需要WiFi Kit32 OLED顯示屏的“U8g2lib”圖形庫（有關(guān)此庫的更多信息，請參閱https://github.com/olikraus/u8g2/wiki）。

在Arduino目錄中安裝U8g2lib圖形庫，并將“AnalogInput.ino”加載到Arduino環(huán)境中，編譯并將軟件下載到WiFi套件32中。一旦下載并運(yùn)行，將在WiFi上顯示OLED顯示屏的頂線套件32應(yīng)顯示“溫度”，當(dāng)前溫度以大文本顯示在顯示屏中央。

觸摸中央按鈕（T5）顯示“設(shè)置報(bào)警溫度”顯示。按照簡介中的說明，按左按鈕（T4）或右按鈕（T6）調(diào)節(jié)報(bào)警溫度。要測試警報(bào)，請將警報(bào)溫度調(diào)整為等于或低于當(dāng)前溫度，并且應(yīng)發(fā)出警報(bào)。完成設(shè)置報(bào)警溫度后，觸摸中心按鈕返回溫度顯示。

軟件中的值dProbeA，dProbeB，dProbeC和dResistor是我在探頭校準(zhǔn)過程中確定的值。這種設(shè)計(jì)應(yīng)該產(chǎn)生精確到幾度的溫度讀數(shù)。如果不是，或者如果需要更高的精度，則接下來進(jìn)行校準(zhǔn)。

步驟4：校準(zhǔn)NTP溫度探測器。

校準(zhǔn)溫度探頭需要以下項(xiàng)目：

一個(gè)數(shù)字歐姆表。

一種已知的精確數(shù)字溫度計(jì)，能夠在0到250華氏度之間。

一杯冰水。

一壺開水（非常非常小心?。?。

首先獲得實(shí)際的33k電阻值：

斷開WiFi Kit 32板的電源。

從手機(jī)連接器上取下溫度探頭（根據(jù)您的數(shù)字歐姆表，也可能需要從WiFi套件32中去除黑線。）

打開Steinhart-Hart電子表格。

使用數(shù)字歐姆表測量33k歐姆電阻的值，并將其輸入電子表格中的黃色“電阻”框，并輸入軟件中的變量“dResistor”。雖然這看起來似乎過多，但是33k歐姆的1％電阻確實(shí)會影響溫度顯示的準(zhǔn)確性。

將溫度探頭插入手機(jī)連接器。

接下來獲取Steinhart-Hart系數(shù)：

打開已知的準(zhǔn)確度數(shù)字溫度計(jì)。

將USB電源插入WiFi套件32.

同時(shí)按住左（T4）和右（T6）按鈕，直到出現(xiàn)“Thermistor Counts”顯示。

允許數(shù)字溫度計(jì)和熱敏電阻計(jì)數(shù)顯示穩(wěn)定。

在“房間”行的黃色“溫度計(jì)的度數(shù)F”和“ESP32的AD計(jì)數(shù)”列中輸入溫度和熱敏電阻計(jì)數(shù)。

將數(shù)字溫度計(jì)和熱敏電阻探頭插入冰水中，使兩個(gè)顯示器都穩(wěn)定下來。

在“冷水”行中輸入黃色的“溫度計(jì)的度數(shù)F”和“ESP32的AD計(jì)數(shù)”列中的溫度和熱敏電阻計(jì)數(shù)。

將數(shù)字溫度計(jì)和熱敏電阻探頭插入沸水中，使兩個(gè)顯示器都穩(wěn)定下來。

在“沸水”行中輸入黃色的“溫度計(jì)的度數(shù)F”和“ESP32的AD計(jì)數(shù)”列中的溫度和熱敏電阻計(jì)數(shù)。

將綠色“A：”系數(shù)復(fù)制到源代碼中的變量“dProbeA”中。

將綠色“B：”系數(shù)復(fù)制到源代碼中的變量“dProbeB”中。

將綠色“C：”系數(shù)復(fù)制到源代碼中的變量“dProbeC”。

編譯并將軟件下載到WiFi Kit 32中。

步驟5：3D打印案例和最終裝配。

我打印了“Case，Top.stl”和“Case，Bottom.stl” .1mm層高，50％填充，沒有支撐。

打開外殼后，我按如下方式組裝了電子元件和外殼：

我從中拆除了電線三個(gè)孔塞，將孔塞壓入“Case，Top.stl”中的位置，然后將導(dǎo)線重新焊接到孔塞上，小心地注意左（T4），中心（T5）和右（T6）導(dǎo)線和各個(gè)按鈕。

使用附帶的螺母將手機(jī)連接器固定到“Case，Bottom.stl”中的圓孔。

將壓電蜂鳴器放在手機(jī)連接器旁邊的機(jī)殼底部組件中，并用雙面膠帶固定到位。

將WiFi套件32滑入機(jī)箱底部組件的位置，確保WiFi套件32上的USB端口與機(jī)箱底部的橢圓形孔對齊（請勿按壓OLED顯示屏以定位在底部組件的WiFi套件32，相信我這一個(gè)，只是不要這樣做?。?/p>

將表殼頂部組件壓在表殼底部組件上，并使用角落處的小點(diǎn)濃氰基丙烯酸酯膠固定到位。

步驟6：關(guān)于本軟件。

文件“AnalogInput.ino”是對我以前的Instructable“https：//”文件“Buttons.ino”的修改。 www.instructables.com/id/ESP32-Capacitive-Touch-Buttons/”。我修改了原來的三個(gè)代碼段“setup（）”，“l(fā)oop（）”和“InterruptService（）”以包含探測和報(bào)警的軟件，并且我添加了另外三個(gè)代碼段“Analog（）” ，“按鈕（）”和“顯示（）”清理“循環(huán)（）”并添加必要的探針和報(bào)警軟件。

“模擬（）”包含讀取所需的代碼熱敏電阻計(jì)入一個(gè)數(shù)組，平均計(jì)數(shù)數(shù)組，使用分壓器生成熱敏電阻值，最后使用Steinhart-Hart方程和溫度轉(zhuǎn)換方程生成華氏度。

“按鈕（） “包含處理按鈕和編輯報(bào)警溫度所需的代碼。

”Display（）“包含在OLED顯示屏上顯示信息所需的代碼。

如果您對此代碼或此Instructable的任何其他方面有任何疑問或意見，請隨時(shí)提出，我會盡力回答。

我希望您喜歡它（和仍然清醒）！

第7步：“即將進(jìn)行的項(xiàng)目”。

即將推出的項(xiàng)目“Intelligrill?Pro”是雙溫度探頭吸煙器監(jiān)測器，具有以下特點(diǎn)：

Steinhart-Hart溫度探頭計(jì)算（與“查找”表相對），以提高此Instructable中的精度。

探針1的預(yù)測完成時(shí)間，包括Steinhart-Hart計(jì)算得出的提高的準(zhǔn)確度。

第二個(gè)探頭，探頭2，用于監(jiān)測吸煙者的溫度（限制在32到399度之間）。

電容式觸摸輸入控件（與之前的Instructable相同）。

基于WIFI的遠(yuǎn)程監(jiān)控（使用固定的IP地址，可以在任何可以連接互聯(lián)網(wǎng)的地方監(jiān)控吸煙者的進(jìn)度）。

擴(kuò)展溫度范圍（32至399度）。

在Intelligrill?發(fā)射器和大多數(shù)支持WiFi的監(jiān)控設(shè)備上發(fā)出聲音完成警報(bào)。

溫度顯示為°F或°C。

時(shí)間格式為HH：MM：SS或HH：MM。電池顯示為伏特或％充電。

基于螺旋鉆的吸煙者的PID輸出。

“Intelligrill?Pro”仍在測試，以成為最準(zhǔn)確，功能最強(qiáng)大，最可靠的基于HTML的Intelligrill?我有設(shè)計(jì)的。它仍然在測試中，但是在測試過程中它正在協(xié)助準(zhǔn)備，我已經(jīng)獲得了超過幾磅。