Аналоговый датчик температуры KY-013

// Аналоговый датчик температуры KY-013 на Arduino
// Использует уравнение Steinhart-Hart для расчёта температуры

const int sensorPin = A0;  // Аналоговый вход подключен к A0

// Параметры NTC терморезистора
#define R0 10000.0         // Сопротивление при 25°C (10 кОм)
#define B_VALUE 3950.0     // B-constant (3950K)
#define T0 298.15          // 25°C в Кельвинах
#define V_SUPPLY 5.0       // Напряжение питания (5В для Arduino)
#define R_SERIES 10000.0   // Сопротивление резистора в делителе (10 кОм)

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("KY-013 Temperature Sensor");
}

void loop() {
    // 1. Считываем аналоговое значение (0-1023 для 10-битного ADC)
    int rawValue = analogRead(sensorPin);

    // 2. Преобразуем в напряжение
    float voltage = rawValue * (V_SUPPLY / 1023.0);

    // 3. Рассчитываем сопротивление NTC
    // Формула делителя: V_out = V_SUPPLY * (R_NTC / (R_SERIES + R_NTC))
    // => R_NTC = R_SERIES * V_out / (V_SUPPLY - V_out)
    float resistance = R_SERIES * voltage / (V_SUPPLY - voltage);

    // 4. Уравнение Steinhart-Hart (упрощённое)
    // 1/T = 1/T0 + (1/B) * ln(R/R0)
    float lnR_R0 = log(resistance / R0);
    float temperatureK = 1.0 / (1.0 / T0 + (1.0 / B_VALUE) * lnR_R0);
    float temperatureC = temperatureK - 273.15;

    // 5. Выводим результат
    Serial.print("Raw: ");
    Serial.print(rawValue);
    Serial.print(" | Voltage: ");
    Serial.print(voltage, 3);
    Serial.print("V | Resistance: ");
    Serial.print(resistance, 1);
    Serial.print(" Ohm | Temperature: ");
    Serial.print(temperatureC, 2);
    Serial.println(" °C");

    delay(1000);  // Задержка 1 секунда
}

Этот Arduino-скетч считывает аналоговое значение с NTC терморезистора KY-013, преобразует его в напряжение, затем в сопротивление, и наконец вычисляет температуру с использованием уравнения Steinhart-Hart. Для корректного расчёта необходимо знать параметры NTC: R0 = 10 кОм при 25°C, B-constant = 3950K. Резистор в делителе также должен быть 10 кОм.

Важные замечания:

• Для Arduino Nano/Uno используется 10-битный ADC (0–1023) и напряжение питания 5В.
• На ESP32 в режиме Arduino используется 12-битный ADC (0–4095) и обычно 3.3В.
• Результаты могут незначительно отличаться из-за расхождений реальных параметров NTC и tolerance резистора.

Уточнение параметров

Если датчик показывает систематическую погрешность, откалибруйте его, измерив температуру одновременно с эталонным термометром и подстроив R0 или B_VALUE в коде.

// Аналоговый датчик KY-013 на ESP-IDF
// Использует ADC1 и уравнение Steinhart-Hart

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/adc.h"
#include "math.h"

#define ADC_CHANNEL ADC1_CHANNEL_0     // GPIO36 (ADC1)
#define ADC_WIDTH ADC_WIDTH_BIT_12     // 12-битный ADC
#define ADC_ATTEN ADC_ATTEN_DB_11      // Полный диапазон 0–3.3В

// Параметры NTC
#define R0 10000.0
#define B_VALUE 3950.0
#define T0 298.15
#define R_SERIES 10000.0
#define V_SUPPLY 3.3

void app_main() {
    // Настройка ADC
    adc1_config_width(ADC_WIDTH);
    adc1_config_channel_atten(ADC_CHANNEL, ADC_ATTEN);

    while (1) {
        // Считываем значение (0–4095)
        int raw = adc1_get_raw(ADC_CHANNEL);

        // Преобразуем в напряжение (0–3.3В)
        float voltage = raw * (V_SUPPLY / 4095.0);

        // Рассчитываем сопротивление NTC
        float resistance = R_SERIES * voltage / (V_SUPPLY - voltage);

        // Уравнение Steinhart-Hart
        float lnR_R0 = log(resistance / R0);
        float temperatureK = 1.0 / (1.0 / T0 + (1.0 / B_VALUE) * lnR_R0);
        float temperatureC = temperatureK - 273.15;

        // Вывод
        printf("Raw: %d | Voltage: %.3fV | R_NTC: %.1f Ohm | Temp: %.2f °C\n",
               raw, voltage, resistance, temperatureC);

        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));  // Задержка 1 секунда
    }
}

Пример для ESP-IDF демонстрирует использование 12-битного ADC ESP32 (ADC1, канал 0, GPIO36) для чтения аналогового сигнала от NTC термистора. Код включает настройку ADC, чтение сырого значения, преобразование в напряжение, расчёт сопротивления NTC, применение уравнения Steinhart-Hart и вывод результата каждую секунду.

Ключевые моменты:

• Используется ADC_ATTEN_DB_11 для полного диапазона 0–3.3В.

• Параметры NTC: R0 = 10 кОм, B = 3950K.

• Расчёт температуры в °C вычитает 273.15 из кельвинов.

• Для точности можно добавить усреднение несколькихADC-сэмплов.

# Конфигурация ESPHome для KY-013
# Требуется интеграция с Home Assistant

# Настройка ADC (ESP32)
adc:
  - pin: GPIO36
    id: ky013_adc
    attenuation: 11dB

# Создаем NTC сенсор на основе ADC
sensor:
  - platform: adc
    pin: GPIO36
    id: ntc_resistance
    name: "KY-013 Resistance"
    unit_of_measurement: "Ω"
    update_interval: 5s
    attenuation: 11dB

  # Рассчитываем температуру через lambda-выражение
  - platform: template
    name: "KY-013 Temperature"
    unit_of_measurement: "°C"
    lambda: |-
      // Получаем сопротивление из ADC
      float voltage = id(ntc_resistance).state * (3.3 / 4095.0);
      float r_ntc = 10000.0 * voltage / (3.3 - voltage);  // R_series = 10 кОм
      // Steinhart-Hart
      float ln_r = log(r_ntc / 10000.0);
      float temp_k = 1.0 / (1.0 / 298.15 + (1.0 / 3950.0) * ln_r);
      return temp_k - 273.15;
    update_interval: 5s

ESPHome использует ADC для измерения напряжения на NTC, а затем применяет lambda-выражение для расчёта температуры по уравнению Steinhart-Hart. Сначала измеряется напряжение (0–3.3В), затем вычисляется сопротивление NTC, учитывая резистор делителя 10 кОм, и наконец температура в °C.

Примечания:

• Убедитесь, что использован правильный пин ADC (GPIO36) и аттенюация 11dB (0–3.3В).

• Параметры NTC (R0 = 10 кОм, B = 3950K) соответствуют KY-013.

• Можно добавить фильтрацию (moving average) для стабилиции показаний.

platformio.ini

[env:esp32]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200

src/main.cpp

// KY-013 Temperature Sensor with PlatformIO (ESP32)
// Uses ADC + Steinhart-Hart equation

const int sensorPin = 36;     // GPIO36 (ADC1)
const float V_SUPPLY = 3.3;   // ESP32 ADC reference
const float R_SERIES = 10000.0;
const float R0 = 10000.0;
const float B_VALUE = 3950.0;
const float T0 = 298.15;

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    delay(1000);
    Serial.println("KY-013 Sensor (PlatformIO)");
}

void loop() {
    // Read raw ADC (12-bit on ESP32 Arduino)
    int rawValue = analogRead(sensorPin);

    // Voltage
    float voltage = rawValue * (V_SUPPLY / 4095.0);

    // NTC resistance
    float resistance = R_SERIES * voltage / (V_SUPPLY - voltage);

    // Steinhart-Hart
    float lnR = log(resistance / R0);
    float tempK = 1.0 / (1.0 / T0 + (1.0 / B_VALUE) * lnR);
    float tempC = tempK - 273.15;

    Serial.printf("Raw: %d | V: %.3fV | R: %.1fΩ | Temp: %.2f°C\n",
                  rawValue, voltage, resistance, tempC);

    delay(2000);
}

Проект PlatformIO для ESP32 использует фреймворк Arduino и читает аналоговый сигнал с GPIO36. На ESP32 ADC имеет 12-битное разрешение (0–4095) и диапазон 0–3.3В. Уравнение Steinhart-Hart применяется для перевода сопротивления NTC в температуру.

Ключевые параметры соответствуют KY-013:

• Резистор делителя: 10 кОм
• NTC R0: 10 кОм при 25°C
• B-value: 3950K

Файл platformio.ini минимален: платформа ESP32, board esp32dev, фреймворк arduino и скорость монитора 115200 бод.

# KY-013 Temperature Sensor (MicroPython)
# ADC + Steinhart-Hart equation

import machine
import time
import math

# Настройка ADC
sensor_pin = machine.Pin(36)                    # GPIO36
adc = machine.ADC(sensor_pin)
adc.atten(machine.ADC.ATTN_11DB)  # 0–3.3В диапазон

# Параметры NTC
R0 = 10000.0         # 10 кОм при 25°C
B_VALUE = 3950.0     # B-constant
T0 = 298.15          # 25°C in Kelvin
R_SERIES = 10000.0   # Резистор делителя 10 кОм
V_SUPPLY = 3.3       # Напряжение питания ESP32

def read_temperature():
    # Считываем сырое ADC-значение (0–4095)
    raw = adc.read()

    # Напряжение
    voltage = raw * (V_SUPPLY / 4095.0)

    # Сопротивление NTC
    resistance = R_SERIES * voltage / (V_SUPPLY - voltage)

    # Steinhart-Hart
    ln_r = math.log(resistance / R0)
    temp_k = 1.0 / (1.0 / T0 + (1.0 / B_VALUE) * ln_r)
    temp_c = temp_k - 273.15

    return temp_c

while True:
    try:
        temperature = read_temperature()
        print("Temperature: {:.2f} °C".format(temperature))
    except Exception as e:
        print("Sensor error:", e)
    time.sleep(1)

Этот скрипт MicroPython для ESP32 использует ADC на GPIO36 с аттенюацией 11dB для диапазона 0–3.3В. Функция read_temperature() вычисляет температуру через уравнение Steinhart-Hart, используя параметры NTC 10 кОм, B=3950K и резистор делителя 10 кОм. Основной цикл выводит значение каждую секунду, перехватывая исключения для отладки.

При необходимости можно добавить усреднение нескольких измерений (например, 5–10 сэмплов) для снижения шума аналогового входа.