Načrt preskusa termistorja: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Cilj tega preskusnega načrta je preveriti, ali lahko izmerimo temperaturo človeškega telesa. Ta preskusni načrt vam bo dal navodila, kako sestaviti preprost digitalni termometer, ga umeriti, programirati in nato z njim preveriti, ali lahko zaznate simulirano vročino (temperatura 40 stopinj Celzija).

1. korak: 1. korak - Zberite svoje materiale

Dober preskusni načrt se mora vedno začeti z določitvijo materialov, ki jih potrebujete.

Za naš načrt preskusa termistorjev potrebujemo naslednje:

Arduino Uno mikrokrmilnik

USB kabel (za priključitev Arduina na računalnik)

Prenosni računalnik

Termistor

Upori (10 000 Ohm)

Ogledna plošča

Čaša

Voda

Vroča plošča

Trak

Alkoholni termometer

2. korak: 2. korak: Priključite vezje

Naslednji korak je začetek gradnje vezja, ki vam bo omogočilo merjenje temperature s pomočjo termistorja.

Sledite zgornjemu diagramu, da priključite termistor na Arduino na način, ki vam bo omogočil merjenje temperature. Kot lahko vidite, je 5V izhod vašega Arduina povezan z vašim termistorjem. Drugi konec termistorja je priključen na 10kOhm upor. Nazadnje je drugi konec upora 10 kOhm priključen na ozemljitveni zatič na Arduinu in tako zaključi vezje.

Opazili boste tudi rumeno žico, ki povezuje stik med termistorjem in uporom z analognim vhodnim zatičem "A0" na Arduinu. Ne pozabite priključiti te žice! Ta žica je tista, ki omogoča, da vaš Arduino dejansko izmeri termistor. Brez tega ne boste dobili nobenih meritev.

3. korak: 3. korak: Programiranje vašega Arduina

Naslednji korak je programiranje vašega Arduina, tako da lahko začnete meriti napetost na svojem termistorju. To naredite tako, da zgornjo kodo kopirate v svoj urejevalnik in jo nato naložite v svoj Arduino.

Ta koda bo enkrat na sekundo odčitala s vašega termistorja in to zapisala na serijski monitor. Ne pozabite: vrednosti, ki bodo tukaj zapisane na serijskem monitorju, so vrednosti napetosti. Za izdelavo temperaturnih vrednosti bomo morali napravo umeriti.

4. korak: 4. korak: beleženje kalibracijskih podatkov

Trenutno vaš Arduino ne proizvaja temperaturnih vrednosti. Umeriti ga moramo, kar pomeni, da z Arduinom izvedemo vrsto meritev napetosti pri različnih temperaturah, hkrati pa zabeležimo temperature pri vsakem merjenju napetosti. Na ta način lahko ustvarimo grafikon, ki ima vrednosti napetosti na levi strani in temperature na desni. Iz tega grafikona bomo lahko prišli do enačbe, ki nam bo omogočila samodejno pretvorbo med volti in stopinjami.

Če želite vzeti kalibracijske podatke, morate na kuhalno ploščo postaviti čašo, polno vode, in jo vklopiti. V vodo postavite alkoholni termometer in opazujte naraščanje temperature. Ko temperatura doseže 18 stopinj Celzija, postavite svoj termistor v vodo in vklopite Arduino, da boste lahko prebrali serijski monitor.

Ko temperatura na termometru odčita 20 stopinj Celzija, zapišite to temperaturo. Zraven zapišite odčitavanje napetosti, ki ga vaš Arduino postavlja na serijski monitor. Ko termometer odčita 21 stopinj Celzija, to ponovite. Ponavljajte, dokler vaš termometer ne odčita 40 stopinj Celzija.

Zdaj bi morali imeti vrsto vrednosti napetosti, pri čemer vsaka ustreza določeni temperaturi. Vnesite jih v Excelovo preglednico, kot je na zgornji fotografiji.

5. korak: 5. korak: Ustvarite svojo kalibracijsko krivuljo

Zdaj, ko so vsi vaši podatki v Excelu, jih bomo uporabili za ustvarjanje kalibracijske krivulje in ustvarjanje enačbe, ki nam bo omogočila pretvorbo med vrednostmi napetosti in temperature.

V Excelu označite svoje podatke (prepričajte se, da so vrednosti napetosti na levi) in v orodni vrstici na vrhu izberite "Vstavi", nato v razdelku grafikoni kliknite "razpršilec ali mehurček". Izkazati se mora grafikon z vrsto pik. Dvakrat preverite, ali os Y predstavlja temperaturne vrednosti, os X pa vrednosti napetosti.

Z desno tipko miške kliknite eno od podatkovnih točk in izberite "Oblikuj trendno črto". Pojavi se pogovorno okno. Pri »Možnosti trenda« izberite »Linearno« in nato na dnu izberite polje »Prikaži enačbo na grafikonu«.

Vaš grafikon bi moral zdaj izgledati kot na zgornji fotografiji. Zapišite to enačbo, saj boste to programirali v svoj Arduino, da bo samodejno pretvoril napetost v temperaturo.

Korak 6: Korak 6: Umerjanje sistema

Zdaj, ko ste uspešno ustvarili umeritveno krivuljo in izpeljali enačbo, ki vam omogoča pretvorbo vrednosti napetosti v temperature, morate posodobiti kodo, tako da vaš Arduino natisne vrednosti temperature na serijski monitor.

Vrnite se v kodo Arduino in naredite naslednje spremembe:

Namesto da spremenljivko "val" določite kot "int", jo pokličite kot "float". To je zato, ker "int" pomeni celo število ali celo število. Ker bomo vrednost napetosti, shranjeno v "val", dali v enačbo, ji moramo omogočiti decimalne vrednosti, sicer bo naša pretvorba napačna. S klicem "val" kot "plavajoče" spremenljivke bomo poskrbeli, da bo naša matematika delovala pravilno.

Nato morate za "val = analogRead (0);" dodati novo vrstico. V to novo vrstico napišite naslednje: "temperatura plovca". To bo vzpostavilo novo spremenljivko, temperaturo, ki jo bomo kmalu prikazali.

Naslednji korak je pretvorba vrednosti napetosti v "val" v temperaturo, ki jo lahko shranimo v "temperaturo". Če želite to narediti, se vrnite k enačbi, ki ste jo dobili iz kalibracijske krivulje. Dokler je napetost na osi X in je temperatura na osi Y vašega grafa, lahko enačbo prevedemo na naslednji način: y = a*x + b postane temperatura = a*val + b. V naslednjo vrstico napišite "temperatura = a*val + b", kjer sta "a" in "b" števila, ki jih dobite iz kalibracijske enačbe.

Nato spremenite brisanje "Serial.println (val)". Ne bomo gledali same temperature, ampak bomo uporabili stavek if, da se odločimo, ali smo nad določeno temperaturo ali ne.

Nazadnje bomo dodali del kode, ki bo uporabil podatke o temperaturi za odločanje, ali imate vročino ali ne. V naslednjo vrstico napišite naslednje:

če (temperatura> 40) {

Serial.println ("Imam vročino!")

}

Shranite kodo in jo naložite v Arduino.

7. korak: 7. korak: Preizkusite svojo napravo

Čestitamo! Zdaj ste izdelali digitalni termometer, ki lahko meri temperaturo s pomočjo termistorja in Arduina. Zdaj morate preveriti natančnost.

Čašo znova postavite na kuhalno ploščo in začnite segrevati vodo. Termometer in termistor za alkohol postavite v vodo. Oglejte si serijski monitor in termometer za alkohol. Ko vaš serijski monitor pravi "Imate vročino!", Zapišite temperaturo na termometer za alkohol in izklopite kuhalno ploščo.

Pustite, da se voda ohladi na približno 32 stopinj Celzija in nato ponovite zgornji postopek. Naredite to 5 -krat in zapišite svoja opažanja v tabelo, kot je zgornja.

8. korak: 8. korak: Izračunajte natančnost vaše naprave

Zdaj, ko ste posneli 5 preskusov testov, lahko izračunate, kako daleč je bila vaša naprava od prave temperature.

Ne pozabite, da smo vašo napravo nastavili tako, da prikazuje "Imam vročino!" vsakič, ko zazna temperaturo, višjo ali enako 40 stopinj Celzija. To pomeni, da bomo vrednosti alkoholnega termometra primerjali s 40 stopinjami in videli, kako različni so.

V Excelu odštejte 40 od vsake zabeležene vrednosti temperature. Tako dobite razliko med vsako resnično vrednostjo in merjenimi vrednostmi. Nato te vrednosti delite s 40 in pomnožite s 100. Tako bomo dobili odstotno napako za vsako meritev.

Končno povprečite vse svoje odstotne napake. Ta številka je vaša skupna odstotna napaka. Kako natančna je bila vaša naprava? Je bil odstotek napake pod 5%? 1%?