I<+>2<+>C-Workshop (Teil 24): Temperatursensor GY-906

© Danil Chepko, 123RF

Finger weg

Ein Temperatursensor verrät, ob Sie einen Gegenstand gefahrlos berühren dürfen. Beim Messen brauchen Sie dabei noch nicht einmal Kontakt zum Objekt.

Haben Sie sich schon mal an einem harmlos aussehenden Bauteil ordentlich die Finger verbrannt, etwa an einem Extruder oder Endstufentransistor? Man sieht den Komponenten nicht an, wie heiß sie werden.

Um Unfälle dieser Art zu verhindern, benötigen Sie ein Thermometer, das die Temperatur misst, ohne die Bauteile zu berühren. Hier kommt das GY-906 ins Spiel: Das Modul erfasst mithilfe eines Infrarot-Sensors die Temperatur von Objekten, ohne dazu mechanischen Kontakt zu brauchen.

Technische Daten

Auf dem GY-906 arbeitet der Sensorbaustein MLX90614, der für das Messen der Temperatur zuständig zeichnet. Je nachdem, wie Sie das Modul einsetzen möchten, hilft ein Blick ins Datenblatt des GY-906 [1] oder des MLX90614 [2]. Da der Sensor bei Amazon recht teuer ist, lohnt es sich unter Umständen, ihn direkt in China zu bestellen [3]: Bei einem Bestellwert unter 22 Euro fallen weder Zoll noch Steuern an [4].

Der MLX90614 wurde für die präzise Temperaturmessung ohne Kontakt entwickelt. Er kommt unter anderem in Klimaanlagen, Industrieanlagen, beim Messen von sich bewegenden Teilen, beim Erkennen von Bewegungen oder als Fieberthermometer zum Einsatz. Das komplette Spektrum des Sensors geht aber weit über die hier aufgezählten Gebiete hinaus. Der Kasten "Prinzip" erläutert die generelle Funktionsweise des zentralen Bausteins.

Prinzip

Um die Funktionsweise des berührungslosen Thermometers (Pyrometer) zu verstehen, hilft es, sich zu vergegenwärtigen, worum es sich bei Temperatur überhaupt handelt. Was Sie dabei wahrnehmen, ist die Schwingung von Elementarteilchen: Je mehr sie schwingen, umso wärmer empfinden Sie das.

Während die Teilchen schwingen, emittieren sie Licht im Infrarot-Bereich. Die Wellenlänge des Lichts erlaubt dabei Rückschlüsse auf die Temperatur: Je kürzer die Wellen, umso energiereicher ist die Strahlung. Je energiereicher die Strahlung, umso wärmer empfinden wir es. Ein Gegenstand mit einer Temperatur von -273 Grad Celsius (0 Grad Kelvin, absoluter Nullpunkt) emittiert keine Strahlung mehr.

Theoretisch eignen sich IR-Thermometer für den Temperaturbereich von -50 bis +3000 Grad Celsius. Praktisch haben sie häufig einen für den Einsatz optimierten Messbereich, bei Fieberthermometern typischerweise von 35 bis 42 Grad Celsius.

Das in einem TO-39-Gehäuse untergebrachte GY-906 hat einen Messbereich von -70 bis +380 Grad Celsius. Der interne A/D-Wandler hat eine Auflösung von 17 Bit, das ermöglicht, die Temperatur mit einer Genauigkeit von 0,02 Grad Celsius zu messen.

Die Betriebsspannung beträgt laut Datenblatt 5 Volt. Unser Testaufbau arbeitete mit 3,3 Volt, was ohne Probleme funktionierte. Am I2C-Bus meldet sich der Sensor unter der Adresse 0x5a; es gibt keine Möglichkeit, das zu ändern.

Testaufbau

Softwareseitig kommt der Aufbau aus Teil 18 dieser Reihe wieder zum Einsatz. Im Beitrag lesen Sie bei Bedarf nach, wie Sie die I2C-Schnittstelle des RasPi aktivieren und die passende Software installieren [5]. Der Testaufbau fällt relativ trivial aus (Abbildung 1). Sie verbinden die gleich beschrifteten Kontakte des RasPis jeweils mit dem GY-906.

Abbildung 1: Der recht einfache Testaufbau.

Um zu prüfen, ob Sie alles richtig angeschlossen haben, verwenden Sie das Tool I2cdetect. Dessen Ausgabe sollte so aussehen wie in Listing 1.

Listing 1

 

$ i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 5a -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

Um den Wert für die Temperatur eines entfernten Objekts zu messen, lesen Sie die Register 0x07 und 0x08 aus und verarbeiten die Werte. Im Register 0x06 findet sich die Temperatur des Sensors selbst. Für einen ersten Testlauf genügt es, die beiden Register mit dem Kommando aus Listing 2 kontinuierlich auszulesen und die Messwerte auf dem Bildschirm darzustellen.

Listing 2

 

$ watch 'i2cget  -y 1 0x5a 0x07 w'

Der Sensor liefert hexadezimal kodierte Messwerte. Um das Ablesen zu vereinfachen, sollten Sie diese in Dezimalwerte umrechnen. Das ließe sich ebenfalls mit einem Shell-Kommando erledigen, ein kleines Programm macht die Sache aber einfacher.

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