Comment améliorer une lecture de température arduino TMP36?

Question

Le projet Arduino love-o-meter (présent dans le kit de démarrage) utilise un float pour calculer la température à partir de la tension lue sur le TMP36.

Le microcontrôleur Arduino Uno (ATmega328P) n'a aucun FPU et le calcul n'a pas de bonnes performances.

Comment pouvons-nous améliorer ce calcul?

// Code for 5V at the input of the TMP36 
int reading = analogRead(PIN); 
float voltage = (reading * 500.0)/1024.0; 
float celciusTemperature = voltage - 50.0; 

Answer 1

La cause des mauvaises performances est l'utilisation de valeurs à virgule flottante.

Je vais montrer comment m'en débarrasser.

D'abord nous parler de précision:

• Le TMP36 a une portée de 500 ° C (de -50 ° C à + 450 ° C).
• La lecture analogique fonctionne sur 10 bits de 0 à 1023 (1024 valeurs possibles).

La précision est donc de 500/1024. Environ 0,5 ° C.

Donc, si nous voulons coder la température sur un int, le bit moins significatif de ce int doit coder pour 0,5 ° C au lieu de 1 ° C.

Exemple:

int celciusTemperatureByHalfDegree = +40; // +20.0°C 
int celciusTemperatureByHalfDegree = +41; // +20.5°C 
int celciusTemperatureByHalfDegree = -10; // -5.0°C 
int celciusTemperatureByHalfDegree = -15; // -5.5°C 

On voit que:

celciusTemperatureByHalfDegree = celciusTemperature * 2 

Environ aura:

int reading = analogRead(PIN); 
int voltage = (reading * 500)/1024; 
int celciusTemperature = voltage - 50; 
int celciusTemperatureByHalfDegree = celciusTemperature * 2; 

A ce stade, un trop-plein et les problèmes d'arrondi font que ce code soit inutile.

Simplifions il:

int reading = (analogRead(PIN) * 500)/1024; 
int celciusTemperatureByHalfDegree = (reading - 50) * 2; 

Et encore:

int reading = (analogRead(PIN) * 500)/512; 
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100; 

Et encore:

int reading = (analogRead(PIN) * 125)/128; 
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100; 

A ce stade, il n'y a pas de problème plus arrondi. Mais analogRead() donne une sortie entre 0 et 1023.

Et 1023 * 125 est plus grand que max int16 (32767), si le dépassement est possible.

Ici, nous allons utiliser 125 = 5 * 25 et 128 = 4 * 32.

int reading = (analogRead(PIN) * 5 * 25)/(4 * 32); 
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100; 

deuiendront:

int reading = analogRead(PIN); // 0 to 1023 
reading *= 5;     // 0 to 5115 (no overflow) 
reading /= 4;     // 0 to 1278 (no overflow) 
reading *= 25;     // 0 to 31950 (no overflow) 
reading /= 32;     // 0 to 998 
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100; 

Enfin, pour l'imprimer nous utiliserons ce code:

// print the integer value of the temperature 
Serial.print(celciusTemperatureByHalfDegree/2); 
Serial.print("."); 
// less significant bit code for "__.0" of "__.5" 
Serial.print(celciusTemperatureByHalfDegree % 2 ? '5' : '0'); 
Serial.print("°C");